(57)【要約】【課題】固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法で工程数の増加を抑えつつ、良好な形状のカラーフィルタパターンが形成できるフォトマスクを提供する。【解決手段】ネガタイプのレジストを用いたフォトリソグラフィ法により、固体撮像素子の面内に、複数の光電変換素子と同じ配列で、複数の四角形のカラーフィルタからなるフィルタパターンを形成する工程で使用され、前記フィルタパターンに対応する複数の四角形の開口部を有するフォトマスクである。開口部（黒の部分）の内側にレジスト断面矩形性改善用の遮光部（白の部分）が形成されている。【選択図】図７
2018180419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネガタイプのレジストを用いたフォトリソグラフィ法により、固体撮像素子の面内に、複数の光電変換素子と同じ配列で、複数の四角形のカラーフィルタからなるフィルタパターンを形成する工程で使用され、前記フィルタパターンに対応する複数の四角形の開口部を有するフォトマスクであって、
前記開口部の内側にレジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている固体撮像素子のカラーフィルタ形成用フォトマスク。
【請求項２】
前記遮光部は、前記開口部の二分の一の相似形であり中心が前記開口部と同じに配置された四角形の範囲内に形成されている請求項１に記載の固体撮像素子のカラーフィルタ形成用フォトマスク。
【請求項３】
前記遮光部は、前記開口部に一個または複数個形成されている請求項１または２に記載の固体撮像素子のカラーフィルタ形成用フォトマスク。
【請求項４】
前記遮光部の面積は、前記開口部の外形線をなす四角形の面積の六分の一未満である請求項１〜３のいずれか一項に記載の固体撮像素子のカラーフィルタ形成用フォトマスク。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載されたカラーフィルタ形成用フォトマスクを用い、ネガタイプのレジストを用いたフォトリソグラフィ法により、固体撮像素子の面内に、複数の光電変換素子と同じ配列で複数の四角形のカラーフィルタからなるフィルタパターンを形成する工程を有する固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子のカラーフィルタ形成用フォトマスクおよび固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を撮像する固体撮像素子としては、例えば、入射光をカラーフィルタの緑、赤および青色着色料層に通過させることで、緑、赤および青色の３色の光へと色分割し、色分割した光の強度を光電変換素子で検出し、画像信号を出力するものがある。カラーフィルタの製造方法としては、フォトリソグラフィ法が多く用いられている。
昨今、固体撮像素子の画素の微細化に伴い、露光および現像処理後におけるカラーフィルタの形状の維持が困難となってきている。その原因として、フォトリソグラフィ法の露光工程で、カラーフィルタパターン形成用フォトマスクからカラーフィルタパターンを形成する基板に転写される、カラーフィルタパターンの光学像（光強度分布）の影響が挙げられる。
【０００３】
図１から図４に示す通り、画素が微細化されるとカラーフィルタパターンの光強度分布の矩形性が劣化している。固体撮像素子の画素サイズが１．１μｍ角程度までは、カラーフィルタ形状を維持できていたものの、それ以下の画素サイズにおいてはレジスト断面形状が丸くなり、矩形性の高いレジスト形状を維持することが難しくなってきている。なお、本開示におけるレジスト断面形状が丸いとは、画素中央部分のレジスト膜厚が最も高く、そこから画素内周辺部分に向かってレジスト膜厚が徐々に薄くなり、その断面形状がドーム状になっている状態を指す。
【０００４】
このカラーフィルタの形状悪化は、画素内でカラーフィルタの膜厚に分布が生じていることになり、カラーフィルタの分光特性に影響を与え、ひいては固体撮像素子の特性に悪影響を及ぼすことが推察される。このように、微細な画素の固体撮像素子においても、良好なカラーフィルタ形状の形成技術の確立が望まれている。この微細な画素のカラーフィルタを良好な形状で作製する方法としてドライエッチングを採用する技術が、特許文献１に記載されている。
具体的に、特許文献１には、複数色のフィルターパターンのうち少なくとも最初に形成される色フィルターパターンをドライエッチングにより、残りの色フィルターパターンをフォトリソグラフィによりパターニングすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８５７５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ドライエッチングは最初に形成する色のフィルタパターンには適用できるが、その後に形成する第二および第三の色のフィルタパターンには適用できない。そのため、フォトリソグラフィとドライエッチングを併用することから工程数やコストが増加するという課題がある。
本発明は、上記の点に着目し、固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法で工程数の増加を抑えつつ、良好な形状のカラーフィルタパターンが形成できるフォトマスクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、下記の構成(1)〜(3)を有する固体撮像素子のカラーフィルタ形成用フォトマスクである。
(1)ネガタイプのレジストを用いたフォトリソグラフィ法により、固体撮像素子の面内に、複数の光電変換素子と同じ配列で、複数の四角形のカラーフィルタからなるフィルタパターンを形成する工程で使用される。
(2)フィルタパターンに対応する複数の四角形の開口部を有する。
(3)開口部の内側にレジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法での工程数の増加を抑えつつ、良好な形状のカラーフィルタパターンが形成できるフォトマスクが提供される。本発明のフォトマスクで固体撮像素子用カラーフィルタを製造することで、画素の微細化によるカラーフィルタの特性劣化が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】サイズが１．１μｍ角であるカラーフィルタ形成用パターン転写時の光強度分布を示す図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’断面の光強度分布を示すグラフである。
【図３】サイズが０．９μｍ角であるカラーフィルタ形成用パターン転写時の光強度分布を示す図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ’断面の光強度分布を示すグラフである。
【図５】従来のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図６】図５のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】第１実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図８】図７のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】第２実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図１０】図９のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】第３実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図１２】図１１のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】第４実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図１４】図１３のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】第５実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図１６】図１５のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１７】第６実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図１８】図１７のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】第７実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図２０】図１９のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２１】第８実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図２２】図２１のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２３】第９実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図２４】図２３のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２５】第１０実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図２６】図２５のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２７】第１１実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図２８】図２７のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２９】第１２実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図３０】図２９のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３１】第１３実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図３２】図３１のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３３】第１４実施形態のフォトマスクにおける、カラーフィルタ形成用パターンの一部を示す平面図である。
【図３４】図３３のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３５】固体撮像素子の製造方法の一例を説明する断面図であって、実施形態のカラーフィルタ形成用フォトマスクを用いた第一のカラーフィルタパターン形成工程を示す図である。
【図３６】固体撮像素子の製造方法の一例を説明する断面図であって、実施形態のカラーフィルタ形成用フォトマスクを用いた第二のカラーフィルタパターン形成工程を示す図である。
【図３７】固体撮像素子の製造方法の一例を説明する断面図であって、実施形態のカラーフィルタ形成用フォトマスクを用いた第三のカラーフィルタパターン形成工程を示す図である。
【図３８】固体撮像素子の製造方法の一例を説明する断面図であって、マイクロレンズの形成工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
以下では、画素サイズ０．９μｍの市松パターンを例にとって説明しているが、画素サイズは０．９μｍに限定されるものではなく、配列も市松パターンに限定されるものではない。また、カラーフィルタ形成用パターンに、リサイズ（遮光部全体を一定サイズ増減させること）を入れても良い。
【００１１】
［従来のフォトマスク］
図５では、フォトマスクのフィルタパターン（カラーフィルタ形成用パターン）の一部（繰り返し単位）が記載され、遮光部が白で、開口部が黒で示されている。また、図５には、フィルタパターンの繰り返し単位を、縦２４等分、横２４等分（計５７６等分）するグリッド線が記載されている。
【００１２】
図５に示すように、従来のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部（以下、「パターン対応開口部」と称する。）を有し、パターン対応開口部内に遮光部は形成されていない。このパターン対応開口部は、グリッド線で形成される単位正方形（以下、単に「単位正方形」と称する。）の数で１２×１２個である。
【００１３】
図６は、図５のカラーフィルタ形成用パターンを用いて転写した際の、開口部（パターン対応開口部）中心を通る横断面の光強度分布のシミュレーション結果である。レジストに照射される光の光強度が高いほどレジストは硬化されやすく、レジスト膜厚は厚くなる。図６のグラフの縦軸は光強度であり、横軸は開口部中央からの位置を示す。光強度が最も高い所が、レジスト断面におけるレジスト膜厚が最も厚くなる箇所となる。
図６によれば、光強度が最大となる位置が開口部中央付近に密集している一方、周辺部の光強度は低下している。すなわち、図６の光強度分布は、レジスト断面形状が、画素中央部の膜厚が厚くなり、周辺部に向かうに従って顕著に丸くなる傾向を助長する光強度分布であることが分かる。
【００１４】
［実施形態の補足説明］
なお、この後説明する各実施形態では、補正パターン（レジスト断面矩形性改善用の遮光部の形状および配置）を上述のグリッド線による区画の組み合わせで表現しているが、グリッド線は上記サイズに限定されるものでなく、露光時の光源波長や解像度により任意に変更しても良い。また、補正パターンの形状も、単位正方形およびその組合せ形状に限定されるものではなく、四角形以外の多角形、円形、不定形であっても良い。
【００１５】
また、以下の各実施形態を示す図でも、フォトマスクのフィルタパターンの一部（繰り返し単位）が記載され、遮光部が白で、開口部が黒で示されている。また、フィルタパターンの繰り返し単位を、縦２４等分、横２４等分（計５７６等分）するグリッド線が記載されている。
各実施形態のフォトマスクで、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、この正方形の面積は単位正方形の数で１２×１２個である。よって、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形が、「パターン対応開口部の二分の一の相似形であり中心がパターン対応開口部と同じに配置された四角形（以下、「基準四角形」と称する。）」に相当する。
【００１６】
［第１実施形態］
図７に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が一個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。また、この遮光部は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が４×４個の正方形である。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／９（六分の一未満）である。
【００１７】
図８に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することができる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００１８】
［第２実施形態］
図９に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が五個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。
【００１９】
五個の遮光部のうちの一個は他の四個よりも大きく、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が４×４個の正方形である。他の四個は単位正方形の数が１個の正方形であり、大きな一個の正方形の四つの角に接触して配置されている。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で２０個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の５／３６（六分の一未満）である。
【００２０】
図１０に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００２１】
［第３実施形態］
図１１に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が一個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。
【００２２】
この遮光部は、外側の正方形と内側の正方形とで形成される枠の形状である。つまり、この実施形態のフォトマスクでは、遮光部の内側にも開口部が存在する。外側の正方形は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が４×４個である。内側の正方形は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が２×２個である。遮光部の単位正方形の数は１２個である。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／１２（六分の一未満）である。
【００２３】
図１２に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、パターン対応開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００２４】
［第４実施形態］
図１３に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が一個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。この遮光部は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が２×２個の正方形である。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／３６（六分の一未満）である。
【００２５】
図１４に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００２６】
［第５実施形態］
図１５に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が五個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。
【００２７】
五個の遮光部のうちの一個は他の四個よりも大きく、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が２×２個の正方形である。他の四個は単位正方形の数が１個の正方形であり、大きな一個の正方形の四つの角に接触して配置されている。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で８個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／１８（六分の一未満）である。
【００２８】
図１６に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００２９】
［第６実施形態］
図１７に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が五個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。
【００３０】
五個の遮光部のうちの一個は他の四個よりも大きく、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が２×２個の正方形である。他の四個は単位正方形の数が１個の正方形であり、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の四つの角部に、それぞれ配置されている。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で８個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／１８（六分の一未満）である。
【００３１】
図１８に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００３２】
［第７実施形態］
図１９に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が一個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。この遮光部の形状は、パターン対応開口部と中心が同じ十字状で、十字の幅が単位正方形の数で２個、十字の長さが単位正方形の数で６個である。遮光部の面積は単位正方形の数で２０個である。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の５／３６（六分の一未満）である。
【００３３】
図２０に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００３４】
［第８実施形態］
図２１に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が一個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。この遮光部の形状は、パターン対応開口部と中心が同じ十字状で、十字の幅が単位正方形の数で２個、十字の長さが単位正方形の数で４個である。遮光部の面積は単位正方形の数で１２個である。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／１２（六分の一未満）である。
【００３５】
図２０に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００３６】
［第９実施形態］
図２３に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部（黒の部分）の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が五個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。
【００３７】
五個の遮光部のうちの一個は、パターン対応開口部と中心が同じ十字状で、十字の幅が単位正方形の数で２個、十字の長さが単位正方形の数で４個、面積が単位正方形の数で１２個である。他の四個は単位正方形の数が１個の正方形であり、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の四つの角部に、それぞれ配置されている。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で１６個である。遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／１２（六分の一未満）である。
【００３８】
図２４に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００３９】
［第１０実施形態］
図２５に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が四個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。各遮光部は、単位正方形の数が２×２個の正方形である。四個の遮光部は、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の四つの角部に、それぞれ配置されている。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で１６個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／９（六分の一未満）である。
【００４０】
図２６に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００４１】
［第１１実施形態］
図２７に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が五個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。各遮光部は、単位正方形の数が２×２個の正方形である。五個の遮光部のうちの一個はパターン対応開口部の中心に配置され、残りの四個は、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の四つの角部に、それぞれ配置されている。
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で２０個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の５／３６（六分の一未満）である。
【００４２】
図２８に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
【００４３】
［第１２実施形態］
図２９に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の内側に、遮光部（白の部分）が四個形成されている。各遮光部は、単位正方形の数が２×２個の正方形である。四個の遮光部は、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が７×７個である正方形の四つの角部に、それぞれ配置されている。つまり、この実施形態のフォトマスクでは、遮光部が、中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）から外れる部分にも形成されている。
【００４４】
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で１６個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／９（六分の一未満）である。
図２８に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）の中央部分の光強度分布が全体的に下がっている。また、中心位置から光強度分布が最大となる位置までの距離が、図６の補正パターンなしのカラーフィルタ形成用パターンの光強度分布と同等である。
【００４５】
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されているが、そのレジスト断面矩形性の改善効果は、他の実施形態のフォトマスクよりも低いことが予想される。
【００４６】
［第１３実施形態］
図３１に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の内側に、遮光部（白の部分）が五個形成されている。各遮光部は、単位正方形の数が２×２個の正方形である。五個の遮光部のうちの一個はパターン対応開口部の中心に配置され、残りの四個は、パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が７×７個である正方形の四つの角部に、それぞれ配置されている。つまり、この実施形態のフォトマスクでは、遮光部が、中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）から外れる部分にも形成されている。
【００４７】
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で２０個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の５／３６（六分の一未満）である。
図３２に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、開口部（パターン対応開口部）の中央付近の光強度分布の低下量が小さい。また、中心位置から光強度分布が最大となる位置までの距離が、図６の補正パターンなしのカラーフィルタ形成用パターンの光強度分布と同等である。
【００４８】
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されているが、そのレジスト断面矩形性の改善効果は、第１〜第１１実施形態のフォトマスクよりも低いことが予想される。
【００４９】
［第１４実施形態］
図３３に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部の中心部（パターン対応開口部と中心が同じで単位正方形の数が６×６個である正方形の範囲内）に、遮光部（白の部分）が二個形成されている。つまり、この遮光部は基準四角形の範囲内に形成されている。
【００５０】
二個の遮光部のうちの一個は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が２×２個の正方形である。もう一個は、外側の正方形と内側の正方形とで形成される枠の形状であり、単位正方形の数は２０個である。外側の正方形は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が６×６個である。内側の正方形は、パターン対応開口部と中心が同じで、単位正方形の数が４×４個である。つまり、この実施形態のフォトマスクでは、遮光部と遮光部との間にも開口部が存在する。
【００５１】
パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積は、単位正方形の数で１２×１２個である。遮光部の合計面積は単位正方形の数で２４個である。よって、遮光部の面積は、パターン対応開口部の外形線をなす四角形の面積の１／６である。
図３４に示すように、この実施形態のフォトマスクでは、パターン対応開口部の外形線をなす四角形は正方形であり、パターン対応開口部中央付近の光強度分布が下がっており、レジスト形状が丸くなる傾向を補正する光強度分布になっていることが分かる。また、パターン対応開口部中央から光強度分布が最大となる位置までの距離が、従来のフォトマスクを用いた図６より広がっている。したがって、レジスト膜厚が最大になる箇所が画素中央付近から画素内周辺にずれることになり、レジスト断面矩形性を改善することが期待できる。
【００５２】
つまり、この実施形態のフォトマスクは、複数の四角形のカラーフィルタからなるパターンに対応する複数の四角形の開口部の内側に、レジスト断面矩形性改善用の遮光部が形成されている。
しかし、光強度分布の最大値が図６の場合の半分程度になっており、露光する際の露光量を大幅に上げる必要があることから、露光工程のスループット低下が予想される。
【００５３】
［固体撮像素子の製造方法］
上述の各実施形態のフォトマスクを用いたカラーフィルタの形成工程を含む固体撮像素子の製造方法の一例を、以下に説明する。
先ず、図３５（ａ）に示すように、フォトダイオード（光電変換素子）２、配線３、絶縁膜４が形成された基板１上に、第一の着色レジストを塗布することで第一の着色層５を形成する。次に、第一の着色層用フォトマスク６を用い、フォトリソグラフィ法によって、第一のカラーフィルタパターンを形成する。具体的には、図３５（ｂ）に示すように、第一の着色層用フォトマスク６を用いて、第一の着色層５の着色レジストを露光する。第一の着色層用フォトマスク６として、第一実施形態のフォトマスク（パターン対応開口部の中心部に遮光部が形成されている）を使用する。その後、図３５（ｃ）に示すように、露光した第一の着色レジストを現像することで、第一の着色層５からなる複数の第一のカラーフィルタパターン５１を形成する。
【００５４】
次に、図３６（ａ）に示すように、第一のカラーフィルタパターン５１上に、第二の着色レジストを塗布することで第二の着色層７を形成する。次に、第二の着色層用フォトマスク８を用いてフォトリソグラフィ法によって、第二のカラーフィルタパターンを形成する。具体的には、図３６（ｂ）に示すように、第二の着色層用フォトマスク８を用いて、第二の着色層７の着色レジストを露光する。第二の着色層用フォトマスク８として、第一実施形態のフォトマスク（パターン対応開口部の中心部に遮光部が形成されている）を使用する。その後、図３６（ｃ）に示すように、露光した着色レジストを現像することで、第二の着色層７からなる複数の第二のカラーフィルタパターン７１を形成する。
【００５５】
次に、図３７（ａ）に示すように、第一のカラーフィルタパターン５１および第二のカラーフィルタパターン７１上に、第三の着色レジストを塗布することで第三の着色層９を形成する。次に、第三の着色層用フォトマスク１０を用いてフォトリソグラフィ法によって、第三のカラーフィルタパターンを形成する。具体的には、図３７（ｂ）に示すように、第三の着色層用フォトマスク１０を用いて、第三の着色層９の着色レジストを露光する。第三の着色層用フォトマスク１０として、第一実施形態のフォトマスク（パターン対応開口部の中心部に遮光部が形成されている）を使用する。その後、図３７（ｃ）に示すように、露光した着色レジストを現像することで、第三の着色層９からなる複数の第三のカラーフィルタパターン９１を形成する。これにより、絶縁膜４の上にカラーフィルタ層が形成される。
【００５６】
次に、図３８（ａ）に示すように、カラーフィルタ層上に、アクリル樹脂を含む塗布液を塗布し、加熱処理をして平坦化層１１を成膜する。次に、成膜した平坦化層１１上に、アクリル感光性樹脂を塗布して透明樹脂層１２を成膜する。次に、図３８（ｂ）に示すように、マイクロレンズ用フォトマスク１３を用いて透明樹脂層１２を露光し、図３８（ｃ）に示すように、露光した透明樹脂層１２を現像して、透明樹脂パターン１２１を得る。次に、図３８（ｄ）に示すように、透明樹脂パターン１２１をベークすることによりマイクロレンズ１４を形成する。これにより、固体撮像素子１００が完成する。
【００５７】
本実施形態の固体撮像素子の製造方法によれば、第一乃至第三のカラーフィルタパターン形成工程で第一実施形態のフォトマスクを用いることにより、工程数の増加を抑えつつ、微細な画素の固体撮像素子においても良好な形状のカラーフィルタパターンを形成することができる。その結果、画素の微細化による特性劣化の少ない高精細な固体撮像素子用カラーフィルタが製造できる。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・基板
２・・・フォトダイオード
３・・・配線
４・・・絶縁膜
５・・・第一の着色層
６・・・第一の着色層用フォトマスク
７・・・第二の着色層
８・・・第二の着色層用フォトマスク
９・・・第三の着色層
１０・・・第三の着色層用フォトマスク
１１・・・平坦化層
１２・・・透明樹脂層
１３・・・マイクロレンズ用のフォトマスク
１４・・・マイクロレンズ
５１・・・第一のカラーフィルタパターン
７１・・・第二のカラーフィルタパターン
９１・・・第三のカラーフィルタパターン
１００・・・固体撮像素子
１２１・・・透明樹脂パターン
【図１】
2018180419.tif 000003
【図２】
2018180419.tif 000004
【図３】
2018180419.tif 000005
【図４】
2018180419.tif 000006
【図５】
2018180419.tif 000007
【図６】
2018180419.tif 000008
【図７】
2018180419.tif 000009
【図８】
2018180419.tif 000010
【図９】
2018180419.tif 000011
【図１０】
2018180419.tif 000012
【図１１】
2018180419.tif 000013
【図１２】
2018180419.tif 000014
【図１３】
2018180419.tif 000015
【図１４】
2018180419.tif 000016
【図１５】
2018180419.tif 000017
【図１６】
2018180419.tif 000018
【図１７】
2018180419.tif 000019
【図１８】
2018180419.tif 000020
【図１９】
2018180419.tif 000021
【図２０】
2018180419.tif 000022
【図２１】
2018180419.tif 000023
【図２２】
2018180419.tif 000024
【図２３】
2018180419.tif 000025
【図２４】
2018180419.tif 000026
【図２５】
2018180419.tif 000027
【図２６】
2018180419.tif 000028
【図２７】
2018180419.tif 000029
【図２８】
2018180419.tif 000030
【図２９】
2018180419.tif 000031
【図３０】
2018180419.tif 000032
【図３１】
2018180419.tif 000033
【図３２】
2018180419.tif 000034
【図３３】
2018180419.tif 000035
【図３４】
2018180419.tif 000036
【図３５】
2018180419.tif 000037
【図３６】
2018180419.tif 000038
【図３７】
2018180419.tif 000039
【図３８】
2018180419.tif 000040