JP2001077343A - Ｃｃｄ撮像素子の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像素子の１つの撮像面を複数回のマスク露
光作業によって露光する場合に、マスクの位置決め誤差
に基づく撮像面の各分割領域の継ぎ目部分における視認
上の違和感を軽減する。 【解決手段】 マスク１１０のマスクパターン部１１６
は、縦及び横方向の両辺部が直線状でなく凹凸パターン
形状に形成されている。露光工程では、大判の撮像面１
２０を縦横に分割して４つの分割領域１２０Ａ〜１２０
Ｄに分け、各分割領域１２０Ａ〜１２０Ｄに対してそれ
ぞれマスクの位置合わせを行い、順番に複数回の露光を
行う。各分割領域１２０Ａ〜１２０Ｄの継ぎ目部分で
は、互いに隣接するマスクのマスクパターン部１１６
Ａ、１１６Ｂが、互いに補完した凹凸パターン形状に形
成され、各マスクで形成される画素が互いに混在した状
態で配置されるため、各マスク毎に位置ずれがある場合
でも視認されないものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の画素をマト
リクス状に配置した撮像面を有するＣＣＤ撮像素子の製
造装置及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＣＣＤを用いた撮像素子は、各
種の映像装置に用いられ、急速に普及しているが、特に
近年のデジタル化の流れにより、高画素への要求が大き
くなってきており、この中で例えば天文用途などでは現
在の縮小露光技術で可能なサイズ以上の大判撮像素子の
要求も出てきている。すなわち、このような撮像素子を
形成する場合に用いられる露光作業では、撮像素子の撮
像面に対して１対１の露光装置を使うこともできるが、
微細パターンを形成するためには、縮小露光装置を用い
ることが有効である。しかし、上述のような大判撮像素
子の場合、１つの縮小露光装置では、撮像素子の撮像面
の方が大きいため、１回の露光作業では撮像面全体を露
光することが困難である。

【０００３】そこで、この場合には、撮像面を複数の分
割領域に分割するとともに、露光作業で用いるマスクを
各分割領域に対応するサイズで形成し、各分割領域毎に
順番にマスクを位置決めして複数回の露光作業を行うこ
とにより、撮像面全体を露光することが可能となる。図
６は、このような露光作業に用いるマスクの構成例を示
す平面図であり、図６（Ａ）は、マスクの概要を示し、
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すマスクのコーナ部を拡
大してマスクパターンの一部を示している。このマスク
１０は、例えば撮像面上に配置されるオンチップマイク
ロレンズを作成する場合に、各画素に対応する微細なレ
ンズ面を形成する際のフォトレジスト工程に用いられる
ものであり、方形状に形成された外枠１２の内側に、各
画素に対応した多数の画素パターン１４をマトリクス状
に配列したマスクパターン部１６が形成されている。

【０００４】この露光工程では、オンチップマイクロレ
ンズを形成するための有機樹脂層の上に配置したレジス
ト膜に対し、マスク１０の各画素パターン１４の露光を
行うことにより、各画素に対応するパターンでレジスト
膜を硬化させる。図７は、図６に示すマスク１０によっ
て撮像面の分割領域を露光する様子を示す説明図であ
る。図示のように、本例では、１つの撮像面２０を縦方
向と横方向にそれぞれ２分割し、合計４つの分割領域２
０Ａ〜２０Ｄについて、矢線Ａ〜Ｄに示すように、順番
にマスク露光を行うことにより、１つの撮像素子に対す
る露光作業を行う。なお、図７は、複数の撮像素子をウ
ェーハ上に形成した状態を示している。その後、現像や
全面エッチング等の工程を経て、オンチップマイクロレ
ンズのレンズ面を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように１つの撮像面を複数回の露光作業によって露光す
る場合、実際の製造工程においては、各分割領域毎のマ
スクの位置合わせに多少の誤差が生じるため、各分割領
域毎に露光パターンが微妙にずれてしまうという問題が
生じる。

【０００６】図８は、撮像面の各分割領域の継ぎ目部分
に配置されるマスク１０Ａ、１０Ｂの両側のマスクパタ
ーン部１６Ａ、１６Ｂを示す部分平面図である。そし
て、上述のような複数回の露光作業において、マスク１
０Ａ、１０Ｂが精度よく位置決めされている場合には、
図９に示すように、各マスクパターン部１６Ａ、１６Ｂ
による画素パターンは、左右両側で一致したものとな
る。しかしながら、マスク１０Ａ、１０Ｂが位置決め誤
差を含む場合には、図１０に示すように、両側の画素パ
ターンがずれた状態となる。そして、このような画素パ
ターンのずれを有する撮像素子で撮像された画像では、
微妙な誤差でも継ぎ目が直線として認識されるため、大
判撮像素子の製造上、大きな問題点となる。

【０００７】そこで本発明の目的は、撮像素子の１つの
撮像面を複数回のマスク露光作業によって露光する場合
に、マスクの位置決め誤差に基づく撮像面の各分割領域
の継ぎ目部分における視認上の違和感を軽減することが
できるＣＣＤ撮像素子の製造装置及び製造方法を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、多数の画素をマトリクス状に配置した撮像面
を有するＣＣＤ撮像素子の製造装置において、１つの撮
像素子の撮像面を複数に分割した各分割領域の各画素に
対応するマスクパターンを有するマスクと、前記撮像素
子の各分割領域に対して前記マスクを順次位置合わせし
て複数回の露光を繰り返し行うことにより１つの撮像面
に対する露光作業を行う露光装置とを有し、前記マスク
は、前記撮像素子の各分割領域の継ぎ目部分に対応する
縦方向及び横方向の少なくとも一方の両側辺部が互いに
補完関係を有する凹凸パターン形状に形成されているこ
とを特徴とする。

【０００９】また本発明は、多数の画素をマトリクス状
に配置した撮像面を有するＣＣＤ撮像素子の製造方法に
おいて、１つの撮像素子の撮像面を複数に分割した各分
割領域の各画素に対応するマスクパターンを有するマス
クを用いることにより、前記撮像素子の各分割領域に対
して前記マスクを順次位置合わせして複数回の露光を繰
り返し行い、１つの撮像面に対する露光作業を行う露光
工程を有し、前記露光工程に用いるマスクは、前記撮像
素子の各分割領域の継ぎ目部分に対応する縦方向及び横
方向の少なくとも一方の両側辺部が互いに補完関係を有
する凹凸パターン形状に形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】本発明のＣＣＤ撮像素子の製造装置では、
撮像素子の各分割領域に対してマスクを順次位置合わせ
して複数回の露光を繰り返し行うことにより１つの撮像
面に対する露光作業を行う。そして、この露光作業に用
いるマスクは、撮像素子の各分割領域の継ぎ目部分に対
応するの縦方向及び横方向の少なくとも一方の両側辺部
が互いに補完関係を有する凹凸パターン形状に形成され
ているため、この継ぎ目部分では、各露光作業のマスク
パターンで形成される各画素が、凹凸パターン形状に沿
って互いに入り組んだ状態に配置される。したがって、
各分割領域に対するマスクの位置に一定の誤差がある場
合でも、位置ずれした画素が１列に並ばず、凹凸パター
ン形状に沿って互いに入り組んだ状態に配置されるた
め、この位置ずれした画素による線幅の変動が直線状に
視認されることもなくなる。

【００１１】一方、実際の撮像素子において、各画素か
らの信号は、微小なばらつきによる微小変形、光の揺ら
ぎによる時間的、空間的な変化を伴っており、画面上の
連続した信号の変化は認識されやすいが、連続しない、
または不規則な信号の変化は認識されにくい特徴があ
る。したがって、撮像面の各分割領域に対するマスクの
位置合わせに誤差が含まれる場合にも、撮像面の各分割
領域の継ぎ目部分における視認上の違和感を軽減するこ
とができる。この結果、大口径の撮像素子に対し、高精
度の縮小露光装置を使用した分割露光による露光作業を
実現でき、画像の筋状ムラの発生を防止し、画像の均一
性を向上することで、撮像画像の品質向上を図ることが
できる。

【００１２】また、本発明のＣＣＤ撮像素子の製造方法
でも同様に、撮像素子の各分割領域に対してマスクを順
次位置合わせして複数回の露光を繰り返し行うことによ
り１つの撮像面に対する露光作業を行う。そして、この
露光作業に用いるマスクは、撮像素子の各分割領域の継
ぎ目部分に対応する縦方向及び横方向の少なくとも一方
の両側辺部が互いに補完関係を有する凹凸パターン形状
に形成されているため、この継ぎ目部分では、各露光作
業のマスクパターンで形成される各画素が、凹凸パター
ン形状に沿って互いに入り組んだ状態に配置される。し
たがって、各分割領域に対するマスクの位置に一定の誤
差がある場合でも、位置ずれした画素が１列に並ばず、
凹凸パターン形状に沿って互いに入り組んだ状態に配置
されるため、この位置ずれした画素による線幅の変動が
直線状に視認されることもなくなる。

【００１３】一方、実際の撮像素子において、各画素か
らの信号は、微小なばらつきによる微小変形、光の揺ら
ぎによる時間的、空間的な変化を伴っており、画面上の
連続した信号の変化は認識されやすいが、連続しない、
または不規則な信号の変化は認識されにくい特徴があ
る。したがって、撮像面の各分割領域に対するマスクの
位置合わせに誤差が含まれる場合にも、撮像面の各分割
領域の継ぎ目部分における視認上の違和感を軽減するこ
とができる。この結果、大口径の撮像素子に対し、高精
度の縮小露光装置を使用した分割露光による露光作業を
実現でき、画像の筋状ムラの発生を防止し、画像の均一
性を向上することで、撮像画像の品質向上を図ることが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるＣＣＤ撮像素
子の製造装置及び製造方法の実施の形態について説明す
る。図１は、この実施の形態によるＣＣＤ撮像素子の製
造装置及び製造方法で用いるマスクの構成例を示す平面
図であり、図１（Ａ）は、マスクの概要を示し、図１
（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すマスクのコーナ部を拡大し
てマスクパターンの一部を示している。本例で用いるマ
スク１１０は、例えば撮像面上に配置されるオンチップ
マイクロレンズを作成する場合に、各画素に対応する微
細なレンズ面を形成する際のフォトレジスト工程に用い
られるものであり、方形状に形成された外枠１１２の内
側に、各画素に対応した多数の画素パターン１１４をマ
トリクス状に配列したマスクパターン部１１６が形成さ
れている。

【００１５】そして、本例のマスク１１０では、マスク
パターン部１１６の縦方向及び横方向の両辺部が直線状
でなく、凹凸パターン形状に形成されている。例えば図
１（Ｂ）は、マスク１１０のマスクパターン部１１６に
おける右辺部のパターン形状を示しており、図示のよう
に、マスクパターン部１１６の一部が外枠１１２の方向
に、凹凸状に、はみ出した状態で形成されている。

【００１６】図２は、図１に示すマスク１１０によって
撮像面の分割領域を露光する様子を示す説明図である。
本例の露光工程は、図２に示すように、大判の撮像面１
２０を縦方向と横方向にそれぞれ２分割し、合計４つの
分割領域１２０Ａ〜１２０Ｄに分け、各分割領域１２０
Ａ〜１２０Ｄに対してそれぞれマスクの位置合わせを行
い、矢線Ａ〜Ｄに示すように、順番に複数回の露光を行
うものである。そして、この場合の各分割領域１２０Ａ
〜１２０Ｄの継ぎ目部分に、上述したマスク１１０のマ
スクパターン部１１６の上下あるいは左右の辺部が配置
され、隣接するマスクとつなぎ合わせられることにな
る。なお、このような複数回の連続した露光を行う露光
装置では、作成した撮像素子の大きさにより、マスクの
位置と露光の位置をＸ方向、Ｙ方向で任意に設定するこ
とができる。

【００１７】図３は、このような撮像面１２０の各分割
領域１２０Ａ〜１２０Ｄの継ぎ目部分に配置されるマス
ク１１０Ａ、１１０Ｂの両側（図では左右両側）のマス
クパターン部１１６Ａ、１１６Ｂを示す部分平面図であ
る。この図３に示すように、互いに横方向（左右方向）
に隣接するマスクパターン部１１６Ａの右側辺部とマス
クパターン部１１６Ｂの左側辺部とは、互いに補完関係
を有する凹凸パターン形状に形成されている。すなわ
ち、本例のマスクパターン部１１６Ａ、１１６Ｂでは、
多数の画素からなる方形状の画素マトリクスの側辺部に
おいて、１つから３つの画素が横方向にランダムにはみ
出した状態の凹凸パターン形状となっている。そして、
各分割領域１２０Ａ〜１２０Ｄの継ぎ目部分では、各マ
スクパターン部１１６Ａ、１１６Ｂで形成される各画素
が、凹凸パターン形状に沿って互いに入り組んだ状態に
配置され、継ぎ合わされることになる。

【００１８】図４は、このような各マスクパターン部１
１６Ａ、１１６Ｂで形成された各画素（本例ではマイク
ロレンズ）の配置を示す平面図であり、図中、斜線を施
していない画素１１８Ａは、マスクパターン部１１６Ａ
で形成された画素を示し、斜線を施した画素１１８Ｂ
は、マスクパターン部１１６Ｂで形成された画素を示し
ている。この図４に示すように、分割領域１２０Ａ〜１
２０Ｄの継ぎ目部分では、各マスクパターン部１１６
Ａ、１１６Ｂで形成される各画素１１８Ａ、１１８Ｂが
互いに混在する状態で配置されている。

【００１９】そして、上述のような複数回の露光作業に
おいて、マスク１１０Ａ、１１０Ｂが精度よく位置決め
されている場合には、図４に示すように、各マスクパタ
ーン部１１６Ａ、１１６Ｂによる画素パターンは互いに
高精度に制御され、各画素１１８Ａ、１１８Ｂの間隔
は、縦方向及び横方向に等しくなるが、各マスク１１０
Ａ、１１０Ｂが位置決め誤差を含む場合には、図５に示
すように、両側の画素パターンが互いにずれた状態とな
る。しかしながら、本例では、分割領域１２０Ａ〜１２
０Ｄの継ぎ目部分で各マスクパターン部１１６Ａ、１１
６Ｂで形成される各画素１１８Ａ、１１８Ｂが互いに混
在する状態で配置されているため、互いに位置ずれした
画素１１８Ａ、１１８Ｂが１列に並ばず、この位置ずれ
による線幅の違いが連続した直線とはならない。

【００２０】一方、実際の撮像素子において、各画素か
らの信号は、微小なばらつきによる微小変形、光の揺ら
ぎによる時間的、空間的な変化を伴っており、画面上の
連続した信号の変化は認識されやすいが、連続しない、
または不規則な信号の変化は認識されにくい特徴があ
る。このため、例えば従来の図１０で示したような連続
した直線状の線幅の変動は画面上で視認され、図５で示
すような本例の不連続で不規則な線幅の変動は視認され
にくい。したがって、本例の露光作業において、各マス
ク１１０Ａ、１１０Ｂが位置決め誤差に伴う、撮像面の
継ぎ目部分における視認上の違和感を軽減することがで
きる。

【００２１】なお、以上の説明は、各マスク１１０Ａ、
１１０Ｂの横方向（左右方向）の側辺部における各マス
クパターン部１１６Ａ、１１６Ｂの凹凸パターン形状を
例に説明したが、同様に各マスク１１０Ａ、１１０Ｂの
縦方向（上下方向）の側辺部についても、各マスクパタ
ーン部１１６Ａ、１１６Ｂを同様の凹凸パターン形状に
形成することにより、この継ぎ目部分の違和感を軽減す
ることができるものである。また、各マスクパターン部
１１６Ａ、１１６Ｂに設ける凹凸パターン形状として
は、図示のようにランダムなパターンに限らず、一定の
規則性を有する凹凸パターン形状であってもよい。

【００２２】以上のようなマスクを用いた露光工程とし
ては、例えば大口径のＣＣＤ撮像素子において縮小露光
装置による複数回の露光作業を行い、高品位の撮像素子
を得る場合に有効であり、画像での筋状ムラの発生を防
止し、画像の均一性を向上することで、撮像画像の品位
を向上することができる。特にＣＣＤ撮像素子における
受光部（フォトセンサ部）の形成やオンチップマイクロ
レンズの形成のためのイオン注入やエッチング等の際に
必要となる各種の露光工程に適用することにより、大き
な効果を得られるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるＣＣＤ
撮像素子の製造装置では、１つの撮像素子の撮像面を複
数に分割し、各分割領域に対してマスクを順次位置合わ
せして複数回の露光を繰り返し行うことにより１つの撮
像面に対する露光作業を行う場合に、撮像素子の各分割
領域の継ぎ目部分に対応する縦方向及び横方向の少なく
とも一方の両側辺部が互いに補完関係を有する凹凸パタ
ーン形状に形成されたマスクを用いて露光作業を行うよ
うにした。したがって、撮像面の各分割領域に対するマ
スクの位置合わせに誤差が含まれる場合にも、撮像面の
各分割領域の継ぎ目部分における視認上の違和感を軽減
することができる。この結果、例えば大口径の撮像素子
に対し、高精度の縮小露光装置を使用した分割露光によ
る露光作業を実現でき、画像の筋状ムラの発生を防止
し、画像の均一性を向上することで、撮像画像の品質向
上を図ることができる。

【００２４】また本発明によるＣＣＤ撮像素子の製造方
法では、１つの撮像素子の撮像面を複数に分割し、各分
割領域に対してマスクを順次位置合わせして複数回の露
光を繰り返し行い、１つの撮像面に対する露光作業を行
う場合に、撮像素子の各分割領域の継ぎ目部分に対応す
る縦方向及び横方向の少なくとも一方の両側辺部が互い
に補完関係を有する凹凸パターン形状に形成されたマス
クを用いて露光作業を行うようにした。したがって、撮
像面の各分割領域に対するマスクの位置合わせに誤差が
含まれる場合にも、撮像面の各分割領域の継ぎ目部分に
おける視認上の違和感を軽減することができる。この結
果、例えば大口径の撮像素子に対し、高精度の縮小露光
装置を使用した分割露光による露光作業を実現でき、画
像の筋状ムラの発生を防止し、画像の均一性を向上する
ことで、撮像画像の品質向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるＣＣＤ撮像素子の製
造装置及び製造方法で用いるマスクの構成例を示す平面
図であり、（Ａ）はマスクの概要を示し、（Ｂ）はマス
クのコーナ部を拡大してマスクパターンの一部を示して
いる。

【図２】図１に示すマスクを用いて撮像素子の分割領域
を順番に露光している様子を示す平面図である。

【図３】図２に示す撮像素子の各分割領域の継ぎ目部分
に配置されるマスクのマスクパターン部を示す部分拡大
平面図である。

【図４】図３に示すマスクを用いて露光した位置ずれの
ない場合の各画素の配置を示す平面図である。

【図５】図３に示すマスクを用いて露光した位置ずれの
ある場合の各画素の配置を示す平面図である。

【図６】従来のＣＣＤ撮像素子の製造装置及び製造方法
で用いるマスクの構成例を示す平面図であり、（Ａ）は
マスクの概要を示し、（Ｂ）はマスクのコーナ部を拡大
してマスクパターンの一部を示している。

【図７】図６に示すマスクを用いて撮像素子の分割領域
を順番に露光している様子を示す平面図である。

【図８】図７に示す撮像素子の各分割領域の継ぎ目部分
に配置されるマスクのマスクパターン部を示す部分拡大
平面図である。

【図９】図８に示すマスクを用いて露光した位置ずれの
ない場合の各画素の配置を示す平面図である。

【図１０】図８に示すマスクを用いて露光した位置ずれ
のある場合の各画素の配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ……マスク、１１２……外
枠、１１４……画素パターン、１１６、１１６Ａ、１１
６Ｂ……マスクパターン部、１１８Ａ、１１８Ｂ……画
素、１２０……撮像面、１２０Ａ〜１２０Ｄ……分割領
域。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の画素をマトリクス状に配置した撮
   像面を有するＣＣＤ撮像素子の製造装置において、 １つの撮像素子の撮像面を複数に分割した各分割領域の
   各画素に対応するマスクパターンを有するマスクと、 前記撮像素子の各分割領域に対して前記マスクを順次位
   置合わせして複数回の露光を繰り返し行うことにより１
   つの撮像面に対する露光作業を行う露光装置とを有し、 前記マスクは、前記撮像素子の各分割領域の継ぎ目部分
   に対応する縦方向及び横方向の少なくとも一方の両側辺
   部が互いに補完関係を有する凹凸パターン形状に形成さ
   れている、 ことを特徴とするＣＣＤ撮像素子の製造装置。
2. 【請求項２】 前記凹凸パターン形状は、ランダムなパ
   ターンであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ撮
   像素子の製造装置。
3. 【請求項３】 前記凹凸パターン形状は、規則的な繰り
   返しパターンであることを特徴とする請求項１記載のＣ
   ＣＤ撮像素子の製造装置。
4. 【請求項４】 前記露光作業は、前記撮像素子の撮像面
   上に前記各画素に対応するマイクロレンズを形成する場
   合のフォトレジスト工程に用いるものであることを特徴
   とする請求項１記載のＣＣＤ撮像素子の製造装置。
5. 【請求項５】 前記露光装置は、縮小露光装置であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ撮像素子の製造装
   置。
6. 【請求項６】 多数の画素をマトリクス状に配置した撮
   像面を有するＣＣＤ撮像素子の製造方法において、 １つの撮像素子の撮像面を複数に分割した各分割領域の
   各画素に対応するマスクパターンを有するマスクを用い
   ることにより、前記撮像素子の各分割領域に対して前記
   マスクを順次位置合わせして複数回の露光を繰り返し行
   い、１つの撮像面に対する露光作業を行う露光工程を有
   し、 前記露光工程に用いるマスクは、前記撮像素子の各分割
   領域の継ぎ目部分に対応する縦方向及び横方向の少なく
   とも一方の両側辺部が互いに補完関係を有する凹凸パタ
   ーン形状に形成されている、 ことを特徴とするＣＣＤ撮像素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記凹凸パターン形状は、ランダムなパ
   ターンであることを特徴とする請求項６記載のＣＣＤ撮
   像素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記凹凸パターン形状は、規則的な繰り
   返しパターンであることを特徴とする請求項６記載のＣ
   ＣＤ撮像素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記露光作業は、前記撮像素子の撮像面
   上に前記各画素に対応するマイクロレンズを形成する場
   合のフォトレジスト工程に用いるものであることを特徴
   とする請求項６記載のＣＣＤ撮像素子の製造方法。