特許 5735616 マイクロレンズの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5735616

(24)【登録日】2015年4月24日

(45)【発行日】2015年6月17日

(54)【発明の名称】マイクロレンズの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20150528BHJP

   G02B 3/04 20060101ALI20150528BHJP

   H01L 27/14 20060101ALI20150528BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20150528BHJP

【ＦＩ】

   G02B3/00 Z

   G02B3/04

   H01L27/14 D

   H04N5/335 690

【請求項の数】11

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-262641(P2013-262641)

(22)【出願日】2013年12月19日

(65)【公開番号】特開2015-45834(P2015-45834A)

(43)【公開日】2015年3月12日

【審査請求日】2013年12月19日

(31)【優先権主張番号】14/011,401

(32)【優先日】2013年8月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507296388

【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】呉 翰林

(72)【発明者】

【氏名】曾 琳雅

(72)【発明者】

【氏名】陳 皇任

(72)【発明者】

【氏名】蕭 玉焜

(72)【発明者】

【氏名】郭 武政

【審査官】 本田 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０８４７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０６０５１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平３−２４２６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９８８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−７７１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３４６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４５０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９３２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ １／００−１／０８

Ｇ０２Ｂ ３／００

Ｇ０２Ｂ ３／０４

Ｈ０５Ｂ ３３／００−３３／２８

Ｈ０１Ｌ ５１／５０−５１／５６

Ｈ０１Ｌ ２７／１４

Ｈ０４Ｎ ５／３６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロレンズの製造方法であって、
基板を提供するステップと、
前記基板上にマイクロレンズ材料を形成するステップと、
前記マイクロレンズ材料の上方にマスクを配置するステップと、
前記マスクを介して前記マイクロレンズ材料に照射された光束によって露光プロセスを実行し、断面がＷ形状を有する露光部を形成するステップと、
前記マイクロレンズ材料に現像プロセスを実行し、前記露光部を除去して、前記マイクロレンズ材料が、メイン部の厚さがサブ部の厚さより大きく、前記メイン部の幅が前記サブ部の幅より大きい、前記メイン部と前記メイン部に連接する前記サブ部を有するように、前記マイクロレンズ材料に断面がＷ形状を有する溝を形成するステップと、
前記マイクロレンズ材料にリフロープロセスを実行するステップと、を含むマイクロレンズの製造方法。

【請求項2】

前記マスクは、透明基板、前記透明基板上にアレイ状に配置された複数の位相シフト層、および前記位相シフト層上にそれぞれ配置された複数の遮蔽層を含み、前記各位相シフト層の面積は、前記各遮蔽層の面積を超える請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項3】

前記各位相シフト層の面積は、前記各遮蔽層の面積の１．２〜６４倍である請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項4】

前記各位相シフト層の幅は、前記各遮蔽層の幅の１〜８倍である請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項5】

前記位相シフト層および前記遮蔽層の各々は、四角形である請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項6】

前記位相シフト層の光の透過率は、３％〜５％である請求項２に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項7】

前記マイクロレンズの製造方法は、リフロープロセス後、複数の非球面マイクロレンズを形成するステップを更に含み、前記非球面マイクロレンズのうち、２つの隣接する非球面マイクロレンズは、互いに連接される請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項8】

前記マイクロレンズの製造方法は、リフロープロセス後、前記メイン部から複数の第１のマイクロレンズを形成し、前記サブ部から前記第１のマイクロレンズに連接された複数の第２のマイクロレンズを形成するステップを更に含み、前記各第１のマイクロレンズの直径は、前記各第２のマイクロレンズの直径の２倍を超える請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項9】

マイクロレンズの製造方法であって、
マイクロレンズ材料を提供するステップと、
前記マイクロレンズ材料の上方に、複数の位相シフト層および前記位相シフト層上に各々配置された複数の遮蔽層を含むマスクを配置するステップと、
前記マスクを介して前記マイクロレンズ材料に照射された光束によって露光プロセスを実行し、前記位相シフト層は、３％〜５％の光束を前記マイクロレンズ材料に照射させて、断面Ｗ形状を有する露光部を形成するステップと、
前記マイクロレンズ材料に現像プロセスを実行し、前記露光部を除去して、前記マイクロレンズ材料が、メイン部の厚さがサブ部の厚さより大きく、前記メイン部の幅が前記サブ部の幅より大きい、前記メイン部と前記メイン部に連接する前記サブ部を有するように、前記マイクロレンズ材料に断面がＷ形状を有する溝を形成するステップと、
前記マイクロレンズ材料にリフロープロセスを実行するステップと、を含むマイクロレンズの製造方法。

【請求項10】

前記各位相シフト層の幅は、前記各遮蔽層の幅の１〜１.６倍であり、前記各位相シフト層の面積は、前記各遮蔽層の面積の１.２〜２.５倍である請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。

【請求項11】

前記マイクロレンズの製造方法は、リフロープロセス後、前記メイン部から複数の第１のマイクロレンズを形成し、前記サブ部から前記第１のマイクロレンズに連接された複数の第２のマイクロレンズを形成するステップを更に含み、前記各第１のマイクロレンズの直径は、前記各第２のマイクロレンズの直径を超える請求項９に記載のマイクロレンズの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロレンズの製造方法に関し、特に、マスクを用いたマイクロレンズの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

カメラのイメージセンサは、通常、その上に配置されたマイクロレンズを有してイメージセンサの検出効率を増加する。従来のマイクロレンズの製造方法は、バイナリマスクを用いている。しかしながら、従来の製造方法によって形成されたマイクロレンズは、球面を有するため、イメージセンサの画質を低下させる可能性がある。

【0003】

また、サイドローブが従来の製造方法によって形成されたマイクロレンズに生じる可能性があり、これもイメージセンサの画質を低下させる可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の問題を解決するために、本発明は、非球面を有するマイクロレンズを製造するためのマスクを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、基板を提供するステップと、基板上にマイクロレンズ材料を形成するステップと、マイクロレンズ材料の上方にマスクを配置するステップと、マスクを介してマイクロレンズ材料に照射された光束によって露光プロセスを実行するステップと、マイクロレンズ材料に現像プロセスを実行するステップと、マイクロレンズ材料にリフロープロセスを実行するステップとを含むマイクロレンズの製造方法を提供する。

【0006】

また、本発明は、マイクロレンズ材料を提供するステップと、マイクロレンズ材料の上方に、複数の位相シフト層および位相シフト層上に各々配置された複数の遮蔽層を含むマスクを配置するステップと、マスクを介してマイクロレンズ材料に照射された光束によって露光プロセスを実行し、位相シフト層は、３％〜５％の光束をマイクロレンズ材料に照射させるステップと、マイクロレンズ材料に現像プロセスを実行するステップと、マイクロレンズ材料にリフロープロセスを実行するステップとを含むマイクロレンズの製造方法を提供する。

【0007】

本発明は、透明基板、複数の位相シフト層、および複数の遮蔽層を含むマイクロレンズを製造するためのマスクを提供する。位相シフト層は、透明基板上のアレイに配置される。遮蔽層は、位相シフト層上にそれぞれ配置される。各位相シフト層の面積は、各遮蔽層の面積の１.２〜２.５倍である。

【0008】

要点としては、マスクを有する製造方法によって形成されたマイクロレンズは、非球面を有するため、マイクロレンズを有するイメージセンサの画質が向上する。また、マイクロレンズに生じたサイドローブを防止することができるため、画質が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本発明は、添付の図面と併せて後に続く詳細な説明と実施例を解釈することによって、より完全に理解することができる。

【図1】本発明に基づいたマスクの底面図である。

【図2】本発明に基づいたマスクの断面図である。

【図3】本発明に基づいたマイクロレンズの製造方法の流れ図である。

【図4】マイクロレンズの製造方法の露光プロセス前の基板およびマイクロレンズ材料の断面図である。

【図5】第１の実施形態に基づいた露光プロセス後のマイクロレンズの製造方法の断面図である。

【図6】第１の実施形態に基づいたマイクロレンズの製造方法の現像プロセス後の基板およびマイクロレンズ材料の断面図である。

【図7】本発明の第１の実施形態に基づいた基板およびマイクロレンズの断面図である。

【図8】本発明の第１の実施形態に基づいた基板およびマイクロレンズの上面図である。

【図9】第２の実施形態に基づいたマイクロレンズの製造方法の現像プロセス後の基板およびマイクロレンズ材料の断面図である。

【図10】本発明の第２の実施形態に基づいた基板およびマイクロレンズの断面図である。

【図11】本発明の第２の実施形態に基づいた基板およびマイクロレンズの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明に基づいたマスク１０の底面図である。図２は、本発明に基づいたマスク１０の断面図である。この実施形態では、マスク１０は、減衰式のリム（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ−ｒｉｍ）を有するマスクである。マスク１０は、透明基板１１、複数の位相シフト層１２、および複数の遮蔽層１３を含む。位相シフト層１２は、透明基板１１上のアレイに配置される。遮蔽層１３は、クロムを含むことができ、位相シフト層１２の中央にそれぞれ配置される。

【0011】

透明基板１１の透過率は、少なくとも９０％より大きく、遮蔽層１３の透過率は、０％であるか、または１％より小さい。位相シフト層は、３％〜５％の光束をマイクロレンズ材料に照射させる。位相シフト層１２および遮蔽層１３の各々は、四角形である。

【0012】

各位相シフト層１２の面積Ｓ１は、各遮蔽層１３の面積Ｓ２の１〜６４倍である。この実施形態では、各位相シフト層１２の面積Ｓ１は、各遮蔽層１３の面積Ｓ２の１.２〜２.５倍である。各位相シフト層１２の幅Ｗ１は、各遮蔽層１３の幅Ｗ２の１〜８倍である。この実施形態では、各位相シフト層１２の幅Ｗ１は、各遮蔽層１３の幅Ｗ２の１〜１.６倍である。

【0013】

図３は、本発明に基づいたマイクロレンズの製造方法の流れ図である。図４は、マイクロレンズの製造方法の露光プロセス前の基板２０およびマイクロレンズ材料３０の断面図である。ステップＳ１０１では、基板２０が提供される。基板２０は、ウエハ２１およびウエハ２１上に配置されたイメージセンサ２２を含む。ステップＳ１０３では、マイクロレンズ材料３０は、基板２０のイメージセンサ２２上に形成される。この実施形態では、マイクロレンズ材料３０は、フォトレジストである。

【0014】

図５は、第１の実施形態に基づいた露光プロセス後のマイクロレンズの製造方法の断面図である。ステップＳ１０５では、マスク１０は、マイクロレンズ材料３０の上方に配置され、光源４０は、マスク１０の上方に配置される。ステップＳ１０７では、露光プロセスが実行される。露光プロセスの露光量は、７０００Ｊ／μｍ〜９０００Ｊ／μｍの間である。

【0015】

光源４０は、方向Ｄ１に沿って光束Ｌ１をマスク１０に放射し、光束Ｌ１は、Ｉ−ｌｉｎｅ（３６５ｎｍ）であることができる。位相シフト層は、３％〜５％の光束をマイクロレンズ材料に照射する。光源４０がマスク１０を通過し、マイクロレンズ材料３０の一部を照射した後、マイクロレンズ材料３０は、非露光部３１および露光部３２を形成する。非露光部３１は、光束Ｌ１によって照射されず、露光部３２は、光束Ｌ１によって照射される。図５に示すように、露光部３２は、方向Ｄ１に沿って非露光部３１を通過しない。

【0016】

特に、マイクロレンズ材料３０は、遮蔽層１３の下方に領域Ｚ１、透明基板１１のマイクロレンズ材料３０に向いた露光部の下方に領域Ｚ２、位相シフト層１２のマイクロレンズ材料３０に向いた露光部の下方の領域Ｚ３を有する。光束Ｌ１の一部は、遮蔽層１３によってブロックされ、領域Ｚ１は、光束Ｌ１によって照射されない。光束Ｌ１が位相シフト層１２を通過した時、光束Ｌ１の位相が変えられる。よって、位相シフト層１２を通過した光束Ｌ１は、位相シフト層１２を通過しない光束Ｌ１に干渉する可能性がある。よって、マイクロレンズ材料３０に照射された光束Ｌ１のエネルギーは、領域Ｚ２から領域Ｚ３に徐々に減少され、露光部３２の断面はＶ型となる。

【0017】

図６は、第１の実施形態に基づいたマイクロレンズの製造方法の現像プロセス後の基板２０およびマイクロレンズ材料３０の断面図である。ステップＳ１０９では、現像プロセスがマイクロレンズ材料３０に実行される。露光部３２は、現像プロセスによって除去され、溝ｇ１が非露光部３１上に形成される。非露光部３１は、その上部に平面Ｐ１を有する。溝ｇ１は、Ｖ型であり、平面Ｐ１に隣接する傾斜壁Ｐ２を有する。

【0018】

ステップＳ１１１では、リフロープロセスがマイクロレンズ材料３０に実行され、マイクロレンズ材料３０は、図７に示すようなマイクロレンズ５０を形成する。リフロープロセスの温度は、１５０℃〜１９０℃であることができる。図７は、本発明の第１の実施形態に基づいた基板２０およびマイクロレンズ５０の断面図である。図８は、本発明の第１の実施形態に基づいた基板２０およびマイクロレンズ５０の上面図である。この実施形態では、マイクロレンズ５０は、非球面マイクロレンズである。マイクロレンズ５０は、イメージセンサ２２上にアレイ状に配置され、２つの隣接するマイクロレンズ５０は、互いに連接する。各マイクロレンズ５０は、非球面Ｓ３を有し、２つの隣接する非球面Ｓ３は、互いに連接する。変曲点Ｃ１は、２つの隣接し、且つ連接する非球面Ｓ３との間に位置する。

【0019】

図９は、第２の実施形態に基づいたマイクロレンズの製造方法の現像プロセス後の基板２０およびマイクロレンズ材料６０の断面図である。第２の実施形態では、露光プロセスの露光量は、２０００Ｊ／μｍ〜４０００Ｊ／μｍであり、これは第１の実施形態より低い。現像プロセス後、溝ｇ２がマイクロレンズ材料６０上に形成され、マイクロレンズ材料６０がメイン部分６１とサブ部分６２を有するようにする。溝ｇ２の断面は、Ｗ型である。

【0020】

サブ部分６２は、２つの隣接するメイン部分６１の間にあり、メイン部分６１は、隣接するサブ部分６２と連接する。メイン部分６１の厚さｈ１は、サブ部分６２の厚さｈ２より大きく、メイン部分６１の幅ｄ１は、サブ部分６２の幅ｄ２より大きい。

【0021】

図１０は、本発明の第２の実施形態に基づいた基板２０およびマイクロレンズ７０の断面図である。図１１は、本発明の第２の実施形態に基づいた基板２０およびマイクロレンズ７０の上面図である。リフロープロセス後、マイクロレンズ７０は、非球面マイクロレンズであることができる複数の第１のマイクロレンズ７１および複数の第２のマイクロレンズ７２を含む。第１のマイクロレンズ７１は、隣接する第２のマイクロレンズ７２に連接する。各第１のマイクロレンズ７１は、第１の非球面Ｓ４を有し、各第２のマイクロレンズ７２は、第２の非球面Ｓ５を有する。第１の非球面Ｓ４は、第２の非球面Ｓ５に連接する。変曲点Ｃ２は、２つの隣接し、且つ連接する第１の非球面Ｓ４と第２の非球面Ｓ５との間に位置する。

【0022】

各第１のマイクロレンズ７１の直径ｄ３は、各第２のマイクロレンズ７２の直径ｄ４より大きい。本実施形態では、各第１のマイクロレンズ７１の直径ｄ３は、各第２のマイクロレンズ７２の直径ｄ４の２倍である。

【0023】

要点としては、マスクを有する製造方法によって形成されたマイクロレンズは、非球面を有するため、マイクロレンズを有するイメージセンサの画質が向上する。また、マイクロレンズに生じたサイドローブを防止することができるため、画質が更に向上する。

【0024】

本発明を、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述したが、本発明は、これらに限定されるものではないことが理解できるであろう。反対に、当業者には明白なように、種々の変更及び同様の配置を包含することが意図される。よって、添付の特許請求の範囲には、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

【符号の説明】

【0025】

１０ マスク
１１ 透明基板
１２ 複数の位相シフト層
１３ 遮蔽層
２０ 基板
２１ ウエハ
２２ イメージセンサ
３０ マイクロレンズ材料
３１ 非露光部
３２ 露光部
４０ 光源
５０ マイクロレンズ
６０ マイクロレンズ材料
６１ メイン部分
６２ サブ部分
７０ マイクロレンズ
７１ 第１のマイクロレンズ
７２ 第２のマイクロレンズ
Ｃ１、Ｃ２ 変曲点
ｄ１、ｄ２ 幅
ｄ３、ｄ４ 直径
Ｄ１ 方向
ｇ１、ｇ２ 溝
ｈ１、ｈ２ 厚さ
Ｌ１ 光束
Ｐ１ 平面
Ｐ２ 傾斜壁
Ｓ１、Ｓ２ 面積
Ｓ３ 非球面
Ｓ４ 第１の非球面
Ｓ５ 第２の非球面
Ｗ１、Ｗ２ 幅
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３ 領域

【図1】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図3】