JP3430071B2 - マスク作製方法 - Google Patents

マスク作製方法

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像装置の
集光部を形成するためのマスクを作製するのに適したマ
スク作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のビデオカメラ、電子スチルカメラ
等では、小型、軽量化の要請から、固体撮像装置を内蔵
したものが多い。図６に示すように、一般的な固体撮像
装置は、半導体基板７の表面に並べて形成された受光部
１および垂直転送部６と、この垂直転送部６上に形成さ
れた垂直転送電極５と、垂直転送部６を覆い受光部１上
に開口した遮光膜４と、各受光部１上に形成されたカラ
ーフィルタ３を備えるとともに、入射光を効率良く受光
部１に集光させるために、カラーフィルタ３の上方で各
受光部１に対応する位置に形成された集光部としての略
半球状のマイクロレンズ２を備えている。このマイクロ
レンズ２を形成する場合、遮光膜４やカラーフィルタ３
が形成された基板７上に、感光性および熱軟化性を有す
る透明なマイクロレンズ用材料膜を塗布する。次に、所
定のマスクを用いて露光および現像して上記材料膜をパ
ターン加工する。その後、熱処理を加えて上記材料膜を
軟化させて略半球状に仕上げる。
【０００３】図７（ａ）に示すように、カメラの光学系
の射出瞳距離（射出瞳９ａを定める絞り９と遮光膜４と
の間の距離）Ｌが長い（Ｌ1）場合は、撮像領域中心部
（射出瞳に正対する領域）２１だけでなく撮像領域周辺
部（基板面に沿って撮像領域中心部から離れた領域）２
２においても、入射光ＩＬはマイクロレンズ２を通して
遮光膜４の開口４ａ内、つまり受光部１に入射する。
【０００４】しかし、小型、軽量化の要請から、図７
（ｂ）に示すように射出瞳距離Ｌが短く（Ｌ2）設定さ
れた場合は、射出瞳距離が長い（Ｌ1）場合に比べて、
撮像領域周辺部２２、特に水平方向周辺部において、入
射光ＩＬのマイクロレンズヘの入射角度が大きくなり、
入射光ＩＬのうち開口４ａ内に収まりきれない部分が生
じ（いわゆる入射光ＩＬの「ケラレ」が発生し）て、受
光部１への入射率が低下する。このように撮像領域中心
部２１に比して撮像領域周辺部２２で感度が低下する結
果、図８に示すように、撮像画面上では、画面周辺部で
輝度が低下する現象（いわゆる「シェーディング」の悪
化）が起こる。なお、図８は、カメラの１水平走査期間
１Ｈの出力電圧波形を示している。図８中に波線で示す
ように、中心部の出力信号Ｖｏに対し、周辺部の出力信
号Ｖｅはかなり低下している。
【０００５】この「シェーディング」の悪化に対する対
策として、図９に示すように、撮像領域中心を基準とし
て微小スケーリングを行う技術が知られている（特開平
６−１４０６０９号公報）。この微小スケーリングは、
マイクロレンズアレイ（同じ寸法を持つマイクロレンズ
２からなる）のピッチＰ’を受光部１（すなわち開口４
ａ）のピッチＰより小さくして（Ｐ’＝ａ×Ｐとする。
倍率ａ＜１であり、例えばａ＝０．９９９９に設定され
る。）、撮像領域中心部２１から撮像領域周辺部２２へ
移るにつれて、各マイクロレンズ２の位置をそのマイク
ロレンズに対応する受光部１の位置よりも撮像領域中心
側へ徐々に大きくずらすものである。これにより、撮像
領域周辺部２２での入射光ＩＬの「ケラレ」は低減さ
れ、図８中に実線で示すように、シェーデングが幾分補
正される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記微
小スケーリングによる対策だけではシェーデングの補正
が十分であるとは言えない。カメラの光学系では、特に
レンズの絞りが開放側にあるとき、レンズの中央部に対
して周辺部の光量が少なくなる、いわゆる周辺減光が発
生するからである。この周辺減光によるシェーディング
は、微小スケーリングによる対策だけでは補正すること
ができない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、製造された固体
撮像装置が入射光の「ケラレ」によるシェーディングを
改善できる上、周辺減光よるシェーディングを改善でき
るように、固体撮像装置の集光部を形成するためのマス
クを作製するのに適したマスク作製方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明のマスク作製方
法は、基板面に所定のピッチで配列された複数の受光部
と、入射光を上記受光部へ集光するように上記基板上で
上記各受光部にそれぞれ対応して設けられた集光部とを
備えた固体撮像装置の上記集光部用のパターンを作製す
るために用いられる。製造された固体撮像装置は、射出
瞳に正対される上記基板上の撮像領域中心部から基板面
に沿って撮像領域周辺部へ移るにつれて、上記各集光部
の位置がその集光部に対応する受光部の位置よりも撮像
領域中心側へ徐々に大きくずれ、かつ上記各集光部の上
記基板面に沿った方向の寸法が徐々に大きくなっている
ことを特徴とする。
【０００９】この固体撮像装置では、射出瞳に正対され
る基板上の撮像領域中心部から基板面に沿って撮像領域
周辺部へ移るにつれて、各集光部の位置がその集光部に
対応する受光部の位置よりも撮像領域中心側へ徐々に大
きくずれている。したがって、図９の固体撮像装置と同
様に、入射光の「ケラレ」によるシェーディングが改善
される。しかも、この固体撮像装置では、射出瞳に正対
される基板上の撮像領域中心部から基板面に沿って撮像
領域周辺部へ移るにつれて、上記各集光部の上記基板面
に沿った方向の寸法が徐々に大きくなっている。したが
って、撮像領域中心部から撮像領域周辺部へ移るにつれ
て、各集光部の面積が徐々に増大し、これに伴なって各
集光部の集光量が徐々に増大して、周辺減光による入射
光の低下が補正される。この結果、周辺減光によるシェ
ーディングが改善される。
【００１０】一実施形態の固体撮像装置は、上記撮像領
域中心部と撮像領域周辺部とを結ぶ方向は、この固体撮
像装置の水平方向であることを特徴とする。
【００１１】この固体撮像装置では、撮像領域中心部か
ら水平方向に撮像領域周辺部へ移るにつれて、上記各集
光部の位置がその集光部に対応する受光部の位置よりも
撮像領域中心側へ徐々に大きくずれ、かつ上記各集光部
の上記基板面に沿った方向の寸法が徐々に大きくなって
いる。したがって、この固体撮像装置の水平方向に関し
て、シェーデイングが有効に改善される。
【００１２】一実施形態の固体撮像装置は、上記撮像領
域中心部と撮像領域周辺部とを結ぶ方向は、この固体撮
像装置の垂直方向であることを特徴とする。
【００１３】この固体撮像装置では、撮像領域中心部か
ら垂直方向に撮像領域周辺部へ移るにつれて、上記各集
光部の位置がその集光部に対応する受光部の位置よりも
撮像領域中心側へ徐々に大きくずれ、かつ上記各集光部
の上記基板面に沿った方向の寸法が徐々に大きくなって
いる。したがって、この固体撮像装置の垂直方向に関し
て、シェーデイングが有効に改善される。
【００１４】また、上述の固体撮像装置を製造する固体
撮像装置の製造方法は、受光部が形成された半導体基板
上に集光部用材料膜を設ける工程と、所定のマスクを用
いて露光および現像を行って上記集光部用材料膜をパタ
ーン加工する工程とを少なくとも有し、上記マスクに
は、透明基板上に、上記各集光部の位置と寸法にそれぞ
れ応じた位置と寸法を持つ閉領域パターンが設定されて
いることを特徴とする。
【００１５】この固体撮像装置の製造方法によれば、上
記マスクのパターンのお陰で、上述の固体撮像装置を、
従来の一般的な固体撮像装置を製造する場合と全く同様
のプロセスで作製できる。すなわち、集光部用材料膜の
露光工程では、従来の露光工程と同様に１枚のマスクを
用いて１回の露光を行えば良い。したがって、固体撮像
装置の生産性が損なわれることがない。
【００１６】この発明のマスク作製方法は、基板面に所
定のピッチで配列された複数の受光部と、入射光を上記
受光部へ集光するように上記基板上で上記各受光部にそ
れぞれ対応して設けられた集光部とを備えた固体撮像装
置の上記集光部用のパターンを作製するマスク作製方法
であって、透明基板上に遮光膜を設け、平面上に所定の
ピッチで並ぶ複数の第１の閉領域パターンを定める第１
のマスクパターン描画データと、上記平面上でそれらの
閉領域パターンとそれぞれオーバラップして上記ピッチ
と同じピッチで並ぶ複数の閉領域パターンを定める第２
のマスクパターン描画データとを、それぞれ所定の最小
寸法単位で設定し、電子ビーム露光装置によって、上記
閉領域パターンの配列の中心部を基準として上記第１の
閉領域パターンを第１の補正倍率で補正するとともに、
上記第２の閉領域パターンを第２の補正倍率で補正する
処理を行いながら、上記配列の中心部から周辺部へ移る
につれて、上記第１の閉領域パターンと第２の閉領域パ
ターンとの重なり領域の位置が上記補正前の位置よりも
上記配列の中心側へ徐々に大きくずれ、かつ上記各重な
り領域の寸法が徐々に大きくなっているパターンを、上
記集光部用のパターンとして上記遮光膜上に描画するこ
とを特徴とする。
【００１７】この発明のマスク作製方法によれば、第
１、第２のマスクパターン描画データの最小寸法単位を
通常の０．１〜０．０１μｍ程度に設定した上で、上記
第１の閉領域パターンと第２の閉領域パターンとの重な
り領域の位置が上記補正前の位置よりも上記配列の中心
側へ徐々に大きくずれ、かつ上記各重なり領域の寸法が
徐々に大きくなっているパターンが遮光膜上に描画され
る。すなわち、実質的に極めて小さい最小寸法単位（少
なくとも０．０００１μｍ）を持つ重なり領域（マスク
パターン描画データ）が描画される。したがって、その
ような実質的に極めて小さい最小寸法単位で形成された
集光部用マスクが、緻密で複雑なデータ作成作業を行う
ことなく、簡単に得られる。
【００１８】一実施形態のマスク作製方法は、上記基板
上の撮像領域中心部から基板面に沿って撮像領域周辺部
へ移るにつれて要求される上記集光部の受光部に対する
ずれ量と、上記集光部の上記基板面に沿った方向の寸法
変化とに応じて、上記第１および第２の補正倍率を設定
することを特徴とする。
【００１９】上述のタイプの固体撮像装置では一般に、
上記基板上の撮像領域中心部から基板面に沿って撮像領
域周辺部へ移るにつれて要求される上記集光部の受光部
に対するずれ量と、上記集光部の上記基板面に沿った方
向の寸法変化は、シミュレーションや実測によって最適
値が求められる。そこで、このマスク作製方法では、そ
のようなずれ量と寸法変化の最適値に応じて上記第１お
よび第２の補正倍率を設定する。したがって、電子ビー
ム露光装置による補正前の第１および第２のマスクパタ
ーン描画データに何らの変更も加える必要がない。この
結果、現実の様々な固体撮像装置に適合したマイクロレ
ンズ用マスクを、いちいちマスクパターン描画データを
作成することなく、同一のマスクパターン描画データを
用いて簡単に作製できる。
【００２０】一実施形態のマスク作製方法は、上記集光
部がマイクロレンズであることを特徴とする。
【００２１】この一実施形態のマスク作製方法では、上
記集光部がマイクロレンズであるから、実質的に極めて
小さい最小寸法単位で形成されたマイクロレンズ用マス
クが、緻密で複雑なデータ作成作業を行うことなく、簡
単に得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施の形態によ
り詳細に説明する。
【００２３】この発明のマスク作製方法は、図６に示し
た固体撮像装置と概略同じ構成を有する固体撮像装置の
集光部用のパターンを作製するために用いられる。製造
された固体撮像装置は、集光部としての略半球状のマイ
クロレンズ２の位置と寸法のみが異なるものである。図
１はそのような固体撮像装置の水平方向断面を模式的に
示している。簡単のため、図６中の構成要素と同一の構
成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】この固体撮像装置では、射出瞳９ａに正対
される基板７上の撮像領域中心部２１では、撮像領域中
心Ｏを基準としてマイクロレンズ２のピッチＰ’を受光
部１（すなわち開口４ａ）のピッチＰより小さく設定し
ている（Ｐ’＜Ｐである。）。詳しくは、受光部１の中
心（以下「受光部中心」という。）Ｏ1とマイクロレン
ズ２の中心（以下「マイクロレンズ中心」という。）Ｏ
1'は一致している。撮像領域中心部２１から基板面に沿
って撮像領域周辺部２２へ移るにつれて、各マイクロレ
ンズ２の位置がそのマイクロレンズ２に対応する受光部
１の位置よりも撮像領域中心Ｏ側へ徐々に大きくずれて
いる。すなわち、ｎ番目の受光部中心Ｏnとマイクロレ
ンズ中心Ｏnとの距離をｄnと表すものとすると、 ０＝ｄ1＜…＜ｄn-2＜ｄn-1＜ｄn となっている。したがって、図９の固体撮像装置と同様
に、入射光の「ケラレ」によるシェーディングを改善で
きる。
【００２５】しかも、この固体撮像装置では、射出瞳９
ａに正対される基板上の撮像領域中心部２１から基板面
に沿って撮像領域周辺部２２へ移るにつれて、各マイク
ロレンズ２の基板面に沿った方向の寸法が徐々に大きく
なっている。すなわち、ｎ番目のマイクロレンズ２の水
平方向寸法をＷn'と表すものとすると、Ｗ1'＜…＜Ｗ
n-2'＜Ｗn-1'＜Ｗn'となっている。したがって、撮像領
域中心部２１から撮像領域周辺部２２へ移るにつれて、
各マイクロレンズ２の面積が徐々に増大し、これに伴な
って各マイクロレンズ２の集光量が徐々に増大して、周
辺減光による入射光ＩＬの低下を補正できる。この結
果、周辺減光によるシェーディングを改善できる。
【００２６】なお、上の例では水平方向に関して述べた
が、垂直方向に関して、あるいは水平方向と垂直方向と
の両方に関して上記と同じ構成にしてもよい。
【００２７】上記マイクロレンズ２を形成する場合、遮
光膜４やカラーフィルタ３が形成された基板７上に、感
光性および熱軟化性を有する透明なマイクロレンズ用材
料膜を塗布する。次に、所定のマスクを用いて露光およ
び現像して上記材料膜をパターン加工する。その後、熱
処理を加えて上記材料膜を軟化させて略半球状に仕上げ
る。上記マスクとしては、透明ガラス基板上に、上記各
マイクロレンズ２の位置と寸法にそれぞれ応じた位置と
寸法を持つ閉領域の遮光パターンを形成したものを用い
る。このようにした場合、図１の固体撮像装置を、従来
の一般的な固体撮像装置を製造する場合と全く同様のプ
ロセスで作製できる。すなわち、マイクロレンズ用材料
膜の露光工程では、従来の露光工程と同様に１枚のマス
クを用いて１回の露光を行えば良い。したがって、固体
撮像装置の生産性が損なわれることがない。
【００２８】さて、この種の固体撮像装置を製造するた
めのマスクは、通常電子ビームリソグラフィにより作製
される。一般的に言うと、まず、ガラス板等からなる透
明基板の片面全域に遮光膜（この例ではＣｒ膜とす
る。）を積層し、その上に電子ビームレジスト材料膜を
塗布する。次に、コンピュータ制御された電子ビーム露
光装置を用いて、目的とするパターンをそのレジスト膜
上に描画する。そして、現像処理後、残存したレジスト
膜のパターンをマスクとして、上記Ｃｒ膜の露出部分を
エッチングして除去する。
【００２９】上記パターンはデジタルデータ（以下「マ
スクパターン描画データ」という。）で表され、その最
小寸法単位は、要求される微細加工や線幅の精度に応じ
て設定される。図６の固体撮像装置を製造するためのマ
スクでは、マスクパターン描画データの最小寸法単位は
通常０．１〜０．０１μｍ程度に設定される。
【００３０】しかし、本発明の主題では、固体撮像装置
のマイクロレンズを形成するためのマスク、すなわち基
板面に沿った方向に関して各マイクロレンズ２の位置と
寸法を徐々に変化させるようなマスク（以下「本発明の
マスク」という。）では、マスクパターン描画データを
作成するために極めて微小量（＜０．００１μｍ）の寸
法変化を必要とする。すなわち、マスクパターン描画デ
ータの最小寸法単位は少なくとも０．０００１μｍであ
ることが要求される。例えば、水平方向１０００画素、
水平方向画素ピッチ５μｍ、水平方向マイクロレンズ幅
４μｍの固体撮像装置に、最左右端での受光部中心に対
するマイクロレンズ中心のずれ０．３μｍ、最左右端で
の水平方向マイクロレンズ幅を４．２μｍとなるように
本発明を適用する場合を考える。この場合、マイクロレ
ンズのピッチは４．９９９４μｍ、隣接したマイクロレ
ンズの寸法（幅）の違いは０．０００４μｍとなる。
【００３１】このため、本発明に適したマスク用の描画
データを直接作成することは、極めて緻密で複雑な作業
となる。また、マスクパターン描画データの最小寸法単
位が極めて小さいことから、データ量が膨大となり、電
子ビーム露光装置での描画時間も膨大なものとなる。こ
の結果、設計およびマスク生産のスループットの低下を
招き、ひいては固体撮像装置の生産性の低下を招くおそ
れがある。
【００３２】ここで、市販の電子ビーム露光装置は、描
画データを目的に応じて所定の倍率で補正（または所定
量だけリサイズ）できるようになっている。したがっ
て、図９の固体撮像装置のマイクロレンズ用マスクは、
図６のものと同じマイクロレンズ用パターンを表すマス
クパターン描画データを用い、電子ビーム露光装置にお
いて微小スケーリング（例えば補正倍率ａ＝０．９９９
９）を行って描画することで比較的容易に作製できる。
しかし、本発明に適したマスクは、撮像領域中心部２１
から撮像領域周辺部２２へ移るにつれて、各マイクロレ
ンズ２の位置がそのマイクロレンズ２に対応する受光部
１の位置よりも撮像領域中心Ｏ側へ徐々に大きくずれ、
かつ各マイクロレンズ２の寸法が徐々に大きくなってい
るものであるから、市販の電子ビーム露光装置において
単に微小スケーリング（またはリサイズ）を行っただけ
では作製できない。そこで、本発明では次のようなマス
ク作製方法を考案した。
【００３３】最初に、図２を用いて本発明のマスク作製
方法を水平方向（Ｘ方向）に関して適用した例を説明す
る。なお、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ撮
像領域中心ＯのＸ座標を０とし、撮像領域中心部２１か
ら撮像領域周辺部（右端）２２までの水平方向１ライン
についてのパターン（マスクパターン描画データ）を示
している。水平方向左側のパターンについては、水平方
向右側のパターンと対称であるため、図示を省略してい
る。
【００３４】 まず、図２（ａ）に示すように、平面
上に、水平方向に一定のピッチＰで並ぶ複数の矩形領域
（それぞれ実線で表す）Ｃ１1、…、Ｃ１n-1、Ｃ１nを
定める第１のマスクパターン描画データと、それらの矩
形領域とそれぞれオーバラップして水平方向に一定のピ
ッチＰで並ぶ複数の矩形領域（それぞれ破線で表す）Ｃ
２1、…、Ｃ２n-1、Ｃ２nを定める第２のマスクパター
ン描画データとを、それぞれ通常の最小寸法単位（例え
ば０．０１μｍ）で設定する。この例では、第１のマス
クパターン描画データが定める各矩形領域（以下「第１
の矩形領域」という。）Ｃ１1、…、Ｃ１n-1、Ｃ１
nと、第２のマスクパターン描画データが定める各矩形
領域（以下「第２の矩形領域」という。）Ｃ２1、…、
Ｃ２n-1、Ｃ２nとは、水平方向に関していずれも同じ幅
（水平方向寸法）を持っている。そして、これらの第１
の矩形領域Ｃ１1、…、Ｃ１n-1、Ｃ１nと第２の矩形領
域Ｃ２1、…、Ｃ２n-1、Ｃ２nとの各重なり領域Ａ1、
…、Ａn-1、Ａn（それらの水平方向寸法をＷ1、…、Ｗ
n-1、Ｗnと表す）が、補正を予定したマイクロレンズ２
のパターンに相当している。
【００３５】なお、各重なり領域Ａ1、…、Ａn-1、Ａn
の左端と右端の座標（Ｌ２1，Ｒ１1）、…、（Ｌ
２n-1，Ｒ１n-1）、（Ｌ２n，Ｒ１n）の中点は、基板上
に並ぶ各受光部１の中心のＸ座標Ｏ1、…、Ｏn-1、Ｏn
に相当している（必ずしもＯ1、…、Ｏn-1、Ｏnを中点
とする必要はないが、後述する計算処理を簡単にするた
めである。）。また、第１の矩形領域Ｃ１nと第２の矩
形領域Ｃ２nとの間の水平方向のずれ量Ｄｎは、次に述
べる微少スケーリング（補正処理）を行ったときに各重
なり領域Ａ1、…、Ａn-1、Ａnが必ず残るように（消失
しないように）設定されている（後に定量的に述べ
る。）。
【００３６】 次に、図２（ｂ）に示すように、市販
の電子ビーム露光装置によって、まず、第１のマスクパ
ターン描画データに対して撮像領域中心Ｏを基準として
補正倍率α１で微少スケーリング（α１＜１）を行いな
がら、その補正された第１のマスクパターン描画データ
で、透明基板上の電子ビームレジスト材料に露光する。
このとき、第１の矩形領域Ｃ１1’、…、Ｃ１n-1’、Ｃ
１n’の外側が露光され、内側が露光されない設定とす
る（なお、補正後のパターンをそれぞれ「’」を付した
符号で表している。以下同様。）。続いて、第２のマス
クパターン描画データに対して撮像領域中心Ｏを基準と
して補正倍率α２で微少スケーリング（α２＜１）を行
いながら、その補正された第２のマスクパターン描画デ
ータで、上記電子ビームレジスト材料に露光する（補正
倍率α１、α２については後述する。）。このとき、第
２の矩形領域Ｃ２1’、…、Ｃ２n-1’、Ｃ２n’の外側
が露光され、内側が露光されない設定とする。このよう
にした場合、第１の矩形領域Ｃ１1’、…、Ｃ１n-1’、
Ｃ１n’と第２の矩形領域Ｃ２1’、…、Ｃ２n-1’、Ｃ
２n’との重なり領域Ａ1’、…、Ａn-1’、Ａn’は、い
ずれの露光処理においても露光されない。したがって、
現像処理後にレジスト膜は残存し、その後のエッチング
処理でＣｒ膜は除去されずに残る。この結果、図２
（ｃ）に示すように、透明基板上に、上記重なり領域Ａ
1’、…、Ａn-1’、Ａn’に対応するＣｒ膜、すなわち
マイクロレンズ用パターンＭ1’、…、Ｍn-1’、Ｍn’
が配置されたマスクが得られる。
【００３７】このようにして、実質的に極めて小さい最
小寸法単位（少なくとも０．０００１μｍ）で形成され
たマイクロレンズ用マスクが、緻密で複雑なデータ作成
作業を行うことなく、簡単に得られる。
【００３８】ここで、撮像領域周辺部（右端）２２のｎ
番目のマイクロレンズ用パターンＭn’について、受光
部中心ＯnとパターンＭn’の中心Ｏn’との間の水平方
向の距離（ずれ量）ｄnと、パターンＭn’の水平方向寸
法（幅）Ｗn’とを、理論的に求める。
【００３９】分かるように、図２（ａ）において、 Ｌ２n＝Ｌ２1＋Ｐ（ｎ−１） Ｒ１n＝Ｒ１1＋Ｐ（ｎ−１） Ｏn＝（Ｌ２n＋Ｒ１n）／２ Ｗn＝Ｒ１1＋Ｐ（ｎ−１）−｛Ｌ２1＋Ｐ（ｎ−１）｝ ＝Ｒ１1−Ｌ２1＝Ｗ1 なる関係がある。また、図２（ｂ）において、 Ｌ２n’＝α２×Ｌ２n Ｒ１n’＝α１×Ｒ１n Ｏn’＝（Ｌ２n’＋Ｒ１n’）／２ なる関係がある。よって、 Ｗn’＝Ｒ１n’−Ｌ２n’＝α１×Ｒ１n−α２×Ｌ２n …（１） ｄn＝Ｏn−Ｏn’ ＝（Ｌ２n＋Ｒ１n−Ｌ２n’−Ｒ１n’）／２ ＝｛（１−α２）Ｌ２n＋（１−α１）Ｒ１n｝／２ …（２） と求められる。
【００４０】次に、ｎ番目のマイクロレンズ用パターン
Ｍn’と（ｎ−１）番目のマイクロレンズ用パターンＭ
n-1’との間では、 ｄn−ｄn-1 ＝｛（１−α２)(Ｌ２n−Ｌ２n-1）＋（１−α１)(Ｒ１n−Ｒ１n-1）｝／２ ＝（２−α２−α１）Ｐ／２ …（３） Ｗn’−Ｗn-1’＝α１（Ｒ１n−Ｒ１n-1）−α２（Ｌ２n−Ｌ２n-1） ＝（α１−α２）Ｐ …（４） なる関係がある。式（３）,（４）から、隣接したマイ
クロレンズ用パターンＭn-1’とＭn’との間では、ｎの
値（何番目であるか）にかかわらず、対応する受光部中
心に対する距離（ずれ量）ｄが一定量だけ変化するとと
もに、マイクロレンズ用パターンの水平方向寸法（幅）
が一定量だけ変化することが分かる。
【００４１】すなわち、このマスク作製方法によって得
られたマスクでは、撮像領域中心部２１から基板面に沿
って撮像領域周辺部２２へ移るにつれて、各マイクロレ
ンズ用パターンＭn’の位置Ｏn’が対応する受光部中心
Ｏnの位置よりも撮像領域中心側へ徐々に大きくずれ、
かつ各マイクロレンズ用パターンＭn’の水平方向寸法
Ｗn’が徐々に大きくなっている。
【００４２】なお、電子ビーム露光装置を用いて上述の
方法で露光を行うためには、補正倍率α１およびα２を
予め設定しておく必要がある。そのためには、予めシミ
ュレーションや実測によって最適のＷn’、ｄnを求め、
そのＷn’、ｄnに基づいて上記式（１）、（２）を用い
て補正倍率α１、α２を求めておく。これにより、補正
倍率α１、α２の最適値を電子ビーム露光装置に入力す
ることができる。実測やシミュレーションによるのは、
シェーディングが様々なパラメータ、例えばカメラ光学
系レンズ、射出瞳距離等に依存して変化するため、現実
のカメラ光学系レンズ、射出瞳距離等に対応した設定が
必要となるからである。このようにした場合、電子ビー
ム露光装置による補正前の第１および第２のマスクパタ
ーン描画データに何らの変更も加える必要がない。この
結果、現実の様々な固体撮像装置に適合したマイクロレ
ンズ用マスクを、いちいちマスクパターン描画データを
作成することなく、同一のマスクパターン描画データを
用いて簡単に作製できる。
【００４３】また、上記微少スケーリング（補正処理）
を行うことによって各重なり領域Ａ1’、…、Ａn-1’、
Ａn’が必ず残るように（消失しないように）、補正後
のずれ量Ｄn’ （Ｌ２n’とＬ１n’との距離であり、Ｒ
２n’とＲ１n’との距離でもある。）を設定する必要が
ある。それだけではなく、補正後のずれ量Ｄn’を、パ
ターン描画時の第１の矩形領域Ｃ１nと第２の矩形領域
Ｃ２nとの間の重ね合わせ精度や、電子ビームレジスト
材料の現像およびＣｒ膜のエッチング処理に伴なうマス
クパターン描画データからの線幅シフト等を考慮した値
（Ａとする）以上に設定する必要がある。よって、 Ｄn’＝Ｌ２n’−Ｌ１n’＝（α２×Ｌ２n−α１×Ｌ１n）＞Ａ …（５） Ｄn’＝Ｒ２n’−Ｒ１n’＝（α２×Ｒ２n−α１×Ｒ１n）＞Ａ …（６） を満たすようにＬ１n、Ｌ２n、Ｒ１n、Ｒ２nの位置を設
定する。この例では、Ｄ１’＞…＞Ｄn-1’＞Ｄn’とな
るため、Ｄn’が式（５）、（６）を満たせば、すべて
のｎについて式（５）、（６）が満たされる。これによ
り、各重なり領域Ａ1’、…、Ａn-1’、Ａn’が所望の
マイクロレンズ用パターンＭ1’、…、Ｍn-1’、Ｍn’
として得られる。
【００４４】なお、この例では、第１の矩形領域Ｃ１n
と第２の矩形領域Ｃ２nとは同じ水平方向寸法を持ち、
重なり領域Ａn（またはＡn’ ）の両側に生ずる水平方
向のずれ量Ｄn（またはＤn’）は等しいものとしたが、
式（５）、（６）式を満たしていれば、重なり領域Ａn
（またはＡn’ ）の両側に生ずる水平方向のずれ量が互
いに異なっていてもよい。
【００４５】このマスク作製方法によって得られたマイ
クロレンズ用マスクを用いれば、マイクロレンズ用材料
膜の露光工程で、従来の露光工程と同様に１枚のマスク
を用いて１回の露光を行えば良い。したがって、固体撮
像装置の生産性が損なわれるのを防止できる。また、製
造された固体撮像装置は、水平方向に関して、入射光の
「ケラレ」によるシェーディングを改善できる上、周辺
減光よるシェーディングを改善できるものとなる。
【００４６】以上、本発明のマスク作製方法を水平方向
（Ｘ方向）に関して適用した例を説明したが、当然なが
ら本発明は垂直方向に関しても全く同様に適用できる。
【００４７】次に、図３〜図５を用いて本発明のマスク
作製方法を水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方
向）に適用した例を説明する。なお、図３〜図５は、そ
れぞれ撮像領域中心ＯのＸ、Ｙ座標を（０，０）とし、
撮像領域中心部２１と撮像領域周辺部（右端、上端）２
２を含む撮像領域全域の１／４部分についてのパターン
（マスクパターン描画データ）を示している。残りの３
／４部分のパターンについては、上記１／４部分のパタ
ーンと対称であるため、図示を省略している。
【００４８】 まず、図３に示すように、水平方向お
よび垂直方向に一定のピッチＰｘ，Ｐｙで行列状に並ぶ
複数の矩形領域（それぞれ実線で表す）Ｃ１11、…、Ｃ
１n(n-1)、Ｃ１nnを定める第１のマスクパターン描画デ
ータと、それらの矩形領域とそれぞれオーバラップして
水平方向および垂直方向に一定のピッチＰｘ，Ｐｙで行
列状に並ぶ複数の矩形領域（それぞれ破線で表す）Ｃ２
11、…、Ｃ２n(n-1)、Ｃ２nnを定める第２のマスクパタ
ーン描画データとを、それぞれ通常の最小寸法単位（例
えば０．０１μｍ）で設定する。この例では、第１のマ
スクパターン描画データが定める各矩形領域（以下「第
１の矩形領域」という。））Ｃ１11、…、Ｃ１n(n-1)、
Ｃ１nnと、第２のマスクパターン描画データが定める各
矩形領域（以下「第２の矩形領域」という。）Ｃ２11、
…、Ｃ２n(n-1)、Ｃ２nnとは、水平方向に関していずれ
も同じ幅（水平方向寸法）を持ち、かつ垂直方向に関し
ていずれも同じ幅（垂直方向寸法）を持っている。例え
ば第１の矩形領域Ｃ１nnは左端Ｌ１n、右端Ｒ１n、上端
Ｕ１n、下端Ｄ１nで定められ、第２の矩形領域Ｃ２nnは
左端Ｌ２n、右端Ｒ２n、上端Ｕ２n、下端Ｄ２nで定めら
れている。そして、これらの第１の矩形領域Ｃ１11、
…、Ｃ１n(n-1)、Ｃ１nnと第２の矩形領域Ｃ２11、…、
Ｃ２n(n-1)、Ｃ２nnとの各重なり領域Ａ11、…、Ａ
n(n-1)、Ａnn（それらの水平方向寸法をＷｘ1、…、Ｗ
ｘn-1、Ｗｘnと表し、それらの垂直方向寸法をＷｙ1、
…、Ｗｙn-1、Ｗｙnと表す）が、補正を予定したマイク
ロレンズ２のパターンに相当している。
【００４９】なお、各重なり領域Ａ11、…、Ａn(n-1)、
Ａnnの中心は、基板上に並ぶ各受光部１の中心Ｏ11、
…、Ｏn(n-1)、Ｏnn（Ｘ座標Ｏｘ1、…、Ｏｘn-1、Ｏｘ
nとＹ座標Ｏｙ1、…、Ｏｙn-1、Ｏｙnとで定められる）
と一致している（必ずしも受光部中心Ｏ11、…、Ｏ
n(n-1)、Ｏnnと一致する必要はないが、計算処理を簡単
にするためである。）。また、第１の矩形領域Ｃ１nnと
第２の矩形領域Ｃ２nnとの間の水平方向のずれ量Ｄｎ
は、次に述べる微少スケーリング（補正処理）を行った
ときに各重なり領域Ａ11、…、Ａn(n-1)、Ａnnが必ず残
るように（消失しないように）設定されている。
【００５０】 次に、図４に示すように、市販の電子
ビーム露光装置によって、まず、第１のマスクパターン
描画データに対して撮像領域中心Ｏを基準として水平方
向に補正倍率α１ｘ、垂直方向に補正倍率α１ｙで微少
スケーリング（α１ｘ＜１、α１ｙ＜１）を行いなが
ら、その補正された第１のマスクパターン描画データ
で、透明基板上の電子ビームレジスト材料に露光する。
このとき、第１の矩形領域Ｃ１11、…、Ｃ１n(n-1)、Ｃ
１nnの外側が露光され、内側が露光されない設定とす
る。続いて、第２のマスクパターン描画データに対して
撮像領域中心Ｏを基準として水平方向に補正倍率α２
ｘ、垂直方向に補正倍率α２ｙで微少スケーリング（α
２ｘ＜１、α２ｙ＜１）を行いながら、その補正された
第２のマスクパターン描画データで、上記電子ビームレ
ジスト材料に露光する（なお、予め実測やシミュレーシ
ョンによって最適のＷn’、ｄnを求め、そのＷn’、ｄn
に基づいて先の例と同様に上記式（１）、（２）を用い
て補正倍率α１ｘ、α１ｙ、α２ｘ、α２ｙを求めてお
くものとする。）。このとき、第２の矩形領域Ｃ２11、
…、Ｃ２n(n-1)、Ｃ２nnの外側が露光され、内側が露光
されない設定とする。このようにした場合、第１の矩形
領域Ｃ１11’、…、Ｃ１n(n-1)’、Ｃ１nn’と第２の矩
形領域Ｃ２11’、…、Ｃ２n(n-1)’、Ｃ２nn’との重な
り領域Ａ11’、…、Ａn(n-1)’、Ａnn’は、いずれの露
光処理においても露光されない。したがって、現像処理
後にレジスト膜は残存し、その後のエッチング処理でＣ
ｒ膜は除去されずに残る。この結果、図５に示すよう
に、透明基板上に、上記重なり領域Ａ11’、…、Ａ
n(n-1)’、Ａnn’に対応するＣｒ膜、すなわちマイクロ
レンズ用パターンＭ11’、…、Ｍn(n-1)’、Ｍnn’が配
置されたマスクが得られる。
【００５１】このようにして、実質的に極めて小さい最
小寸法単位（少なくとも０．０００１μｍ）で形成され
たマイクロレンズ用マスクが、緻密で複雑なデータ作成
作業を行うことなく、簡単に得られる。
【００５２】このマスク作製方法によって得られたマイ
クロレンズ用マスクを用いれば、マイクロレンズ用材料
膜の露光工程で、従来の露光工程と同様に１枚のマスク
を用いて１回の露光を行えば良い。したがって、固体撮
像装置の生産性が損なわれるのを防止できる。また、製
造された固体撮像装置は、水平および垂直方向ともに、
入射光の「ケラレ」によるシェーディングを改善できる
上、周辺減光よるシェーディングを改善できるものとな
る。
【００５３】なお、上記マイクロレンズ用パターンは矩
形パターンとしたが、当然ながら、それ以外の様々な閉
領域パターンとすることもできる。
【００５４】また、上記微小スケーリング後の第１のマ
スクパターン描画データのみを用いて第１のマスクを作
製するとともに、上記微小スケーリング後の第２のマス
クパターン描画データのみを用いて第２のマスクを作製
し、マイクロレンズ用材料膜に対して第１のマスクおよ
び第２のマスクを用いて順次露光、現像を行ってマイク
ロレンズ形成用材料膜をパターン形成することもでき
る。このようにした場合、第１のマスク、第２のマスク
を簡単に作製できる。ただし、この場合、２枚のマスク
と２回のフォトリソグラフィ工程を必要とするため、固
体撮像装置の生産性が低下するおそれがある。
【００５５】また、上記微小スケーリング前の第１のマ
スクパターン描画データのみを用いて第１のマスクを作
製するとともに、上記微小スケーリング前の第２のマス
クパターン描画データのみを用いて第２のマスクを作製
し、マイクロレンズ用材料膜に対して第１のマスクおよ
び第２のマスクを用いて露光を行う際に、縮小露光装置
（ステッパ)の縮小倍率を、通常より小さく設定してパ
ターン形成することもできる。このようにした場合、第
１のマスク、第２のマスクを簡単に作製できる。ただ
し、この場合、２枚のマスクと２回のフォトリソグラフ
ィ工程、および縮小倍率調整を必要とするため、生産性
の向上は望めない。さらに水平方向のみ、あるいは垂直
方向のみに微小スケーリングをかけることができない。
また、水平と垂直方向の縮小（補正）倍率は同じ値しか
選べないという制約がある。
【００５６】
【発明の効果】 以上より明らかなように、 この発明のマ
スク作製方法によれば、第１、第２のマスクパターン描
画データの最小寸法単位を通常の０．１〜０．０１μｍ
程度に設定した上で、上記第１の閉領域パターンと第２
の閉領域パターンとの重なり領域の位置が上記補正前の
位置よりも上記配列の中心側へ徐々に大きくずれ、かつ
上記各重なり領域の寸法が徐々に大きくなっているパタ
ーンを遮光膜上に描画できる。すなわち、実質的に極め
て小さい最小寸法単位（少なくとも０．０００１μｍ）
を持つ重なり領域を描画される。したがって、そのよう
な実質的に極めて小さい最小寸法単位で形成された集光
部用マスクを、緻密で複雑なデータ作成作業を行うこと
なく、簡単に得ることができる。
【００５７】一実施形態のマスク作製方法は、固体撮像
装置に関して要求される集光部の受光部に対するずれ量
と、上記集光部の上記基板面に沿った方向の寸法変化と
に応じて、上記第１および第２の補正倍率を設定するの
で、現実の様々な固体撮像装置に適合したマイクロレン
ズ用マスクを、いちいちマスクパターン描画データを作
成することなく、同一のマスクパターン描画データを用
いて簡単に作製できる。
【００５８】一実施形態のマスク作製方法では、上記集
光部がマイクロレンズであるから、実質的に極めて小さ
い最小寸法単位で形成されたマイクロレンズ用マスク
が、緻密で複雑なデータ作成作業を行うことなく、簡単
に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態のマスク作製方法によ
るマイクロレンズ用マスクを用いて製造された固体撮像
装置を示す断面図である。
【図２】 （ａ）は本発明のマスク作製方法を水平方向
に適用した場合に最初に設定するマスクパターン描画デ
ータを示し、（ｂ）は（ａ）のマスクパターン描画デー
タを補正した後のマスクパターン描画データを示し、
（ｃ）は（ｂ）のマスクパターン描画データを描画して
得られたマイクロレンズ用マスクパターンを示す図であ
る。
【図３】 本発明のマスク作製方法を水平方向および垂
直方向に適用した場合に最初に設定するマスクパターン
描画データを示す図である。
【図４】 図３のマスクパターン描画データを補正した
後のマスクパターン描画データを示す図である。
【図５】 図４のマスクパターン描画データを描画して
得られたマイクロレンズ用マスクパターンを示す図であ
る。
【図６】 従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【図７】 上記従来の固体撮像装置について、（ａ）射
出瞳距離が長い場合の特性と、（ｂ）射出瞳距離が短い
場合の特性とを比較して説明する図である。
【図８】 従来の固体撮像装置の出力信号波形を示す図
である。
【図９】 図６の固体撮像装置の従来の改良例であっ
て、撮像領域中心部から撮像領域周辺部へ移るにつれ
て、各集光部の位置がその集光部に対応する受光部の位
置よりも撮像領域中心側へ徐々に大きくずれているもの
を示す図である。
【符号の説明】
ＩＬ 入射光 １ 受光部 ２ 集光部 ９ａ 射出瞳
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｇ０３Ｆ 1/08 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ (56)参考文献 特開 平11−186530（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−37289（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−346556（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−36338（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−150254（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 21/027 H04N 5/335

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板面に所定のピッチで配列された複数
    の受光部と、入射光を上記受光部へ集光するように上記
    基板上で上記各受光部にそれぞれ対応して設けられた集
    光部とを備えた固体撮像装置の上記集光部用のパターン
    を作製するマスク作製方法であって、 透明基板上に遮光膜を設け、 平面上に所定のピッチで並ぶ複数の第１の閉領域パター
    ンを定める第１のマスクパターン描画データと、上記平
    面上でそれらの閉領域パターンとそれぞれオーバラップ
    して上記ピッチと同じピッチで並ぶ複数の閉領域パター
    ンを定める第２のマスクパターン描画データとを、それ
    ぞれ所定の最小寸法単位で設定し、 電子ビーム露光装置によって、上記閉領域パターンの配
    列の中心部を基準として上記第１の閉領域パターンを第
    １の補正倍率で補正するとともに、上記第２の閉領域パ
    ターンを第２の補正倍率で補正する処理を行いながら、
    上記配列の中心部から周辺部へ移るにつれて、上記第１
    の閉領域パターンと第２の閉領域パターンとの重なり領
    域の位置が上記補正前の位置よりも上記配列の中心側へ
    徐々に大きくずれ、かつ上記各重なり領域の寸法が徐々
    に大きくなっているパターンを、上記集光部用のパター
    ンとして上記遮光膜上に描画することを特徴とするマス
    ク作製方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のマスク作製方法におい
    て、上記 基板上の撮像領域中心部から基板面に沿って撮像領
    域周辺部へ移るにつれて要求される上記集光部の受光部
    に対するずれ量と、上記集光部の上記基板面に沿った方
    向の寸法変化とに応じて、上記第１および第２の補正倍
    率を設定することを特徴とするマスク作製方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のマスク作製方法におい
    て、 上記集光部がマイクロレンズであることを特徴とするマ
    スク作製方法。
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