CN101493650B - 微透镜制造方法和固态图像传感器制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种微透镜制造方法和固态图像传感器制造方法，其中，微透镜制造方法包括通过在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜上，形成微透镜。通过用曝光光束通过相对的二维扫描照射形成于模基板上的无机抗蚀膜，并且蚀刻无机抗蚀膜的露出区域以形成微透镜的反转形状，形成微透镜模。基于微透镜的反转形状的轮廓数据，曝光光束的照射强度被调节为对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。

Description

微透镜制造方法和固态图像传感器制造方法

相关申请的交叉参考

本发明包含于2008年1月24日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2008-013492和于2008年6月12日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2008-153760的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种微透镜制造方法和配备有微透镜的固态图像传感器的制造方法。

背景技术

微透镜和微透镜阵列的应用粗略地分为用于使光会聚在分开的微型元件上的微透镜和替代单件生产的透镜的微透镜。

在对用于使光会聚到分开的微型元件上的微透镜的应用中，例如，微透镜用于通过使光入射会聚在包括光接收元件的照相机的固态图像传感器(CCD)、或用于读取传真的图像传感器中的光电变换器的有效区域上来有效利用一些光线。

同样地，微透镜用于使光有效地会聚到二维排列在透反式液晶显示面板上的显示像素中来提高亮度。

在对作为单件生产的透镜的替代的微透镜的应用中，微透镜用作对背投式投影仪的双凸透镜的替代。

在用于制造微透镜(包括微透镜阵列的微透镜)的普通方法中，融化抗蚀剂，并且使用融化的抗蚀剂的表面张力来形成曲面。

例如，如图15A所示，光致抗蚀膜在形成于基板101上的透镜形成膜102上形成，对光致抗蚀膜执行曝光和显影以形成柱状抗蚀图样103。

然后，如图15B所示，抗蚀图样103通过加热而被液化，以形成凸透镜的形状。然后，此形状通过冷却而被固化，以形成凸透镜形状的抗蚀透镜图样104。

接下来，蚀刻凸透镜形状的抗蚀透镜图样104和透镜形成膜102。

结果，如图15C所示，凸透镜形状的抗蚀透镜图样104(参照图15B)被转印到透镜形成膜102上，以形成凸透镜形状的微透镜105。

可选地，虽然图中未示出，但是形成于基板上的聚合物膜通过激光处理被形成为柱状形状，然后柱状形状的聚合物膜被液化，以使用聚合物的表面张力来形成凸透镜的形状。然后，聚合物通过冷却而被固化，以形成微透镜。

上述的微透镜制造方法可以适用于在大区域中形成多个微透镜。然而，因为确定微透镜形状的凸透镜形状的抗蚀透镜图样是由抗蚀剂的迁移率来确定的，所以降低了设计自由度，并且难以在像素中得到期望的光漫射特性。

另外，当抗蚀图样通过加热而被软化和液化时，出现如下问题：如果邻近的抗蚀图样彼此接触，那么抗蚀图样就会由于表面张力而平滑地(smoothly)连接到一起，从而使透镜形状变形。因此，难以形成连贯的微透镜阵列。

在近来的紧凑型数码相机或移动电话的照相机中，已进行了小型化和轻薄化，并且在透镜和固态图像传感器(例如，CCD或CMOS传感器)之间的距离已减小。因此，出现了如下问题：光入射到微透镜阵列的角度在固态图像传感器的外围区域中增大，从而导致从光接收有效区域的大偏离和由于光接收率的减少而降低了灵敏度。

为了解决这些问题，披露了一项技术，其中，通过使用DML(数字微透镜)的电子束曝光技术根据光接收部的位置来形成最佳透镜形状，从而实现入射角为30°以上的光接收率的提高(例如，参考Kimiaki Toshikiyo，Takanori Yogo，Motonari Ishii，KazuhiroYamanaka，Toshinobu Matsuno，Kazutoshi Onozawa，TakumiYamaguchi，“A MOS Image Sensor with Microlenses Built bySub-Wavelength Patterning”，2007 ISSCC，SESSION 28，IMAGESENSORS 28.8 2007)。

此外，作为用于改变在上述微透镜阵列中的每一个透镜的形状的方法，披露了一项对透镜模各向异性地施加压力的技术(例如，参考日本未审查专利申请公开第9-323353号)。

前一种方法具有对电子束曝光使用大装置的问题，而后一种方法具有用于形成具有期望形状的微透镜的自由度低和难以应用于微透镜的小型化的问题。

发明内容

将要解决的问题在于，在不使用电子束曝光装置的情况下，难以形成具有期望形状的微透镜。

本发明能够在不使用电子束曝光装置的情况下形成具有期望形状的微透镜。

根据本发明实施例的微透镜制造方法包括：通过在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜上，形成微透镜。通过用曝光光束通过相对的二维扫描照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并且蚀刻无机抗蚀膜的露出区域以形成微透镜的反转形状，形成微透镜模。基于微透镜的反转形状的轮廓(profile)数据，曝光光束的照射强度被调节为对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。

在微透镜制造方法中，在无需使用电子束曝光的情况下，通过用曝光光束通过相对的二维扫描照射形成于模基板上的无机抗蚀膜，形成微透镜模。在此曝光中，基于微透镜的反转形状的轮廓数据，曝光光束的照射强度被调节为对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。因此，当用曝光光束照射无机抗蚀膜的二维平面时，曝光光束被调节为期望的照射强度。

因此，得到期望的微透镜的反转形状。

此外，微透镜的反转形状的深度可以通过控制蚀刻条件来控制。

根据本发明的另一个实施例的微透镜制造方法包括：通过在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜，形成微透镜。通过用曝光光束照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并且蚀刻无机抗蚀膜的露出区域以形成微透镜的反转形状，形成微透镜模。在用曝光光束进行照射中，使用插入到曝光光束的光路中的空间调制器来将曝光光束调节为对应于微透镜的反转形状的光束轮廓。

在微透镜制造方法中，在使用电子束曝光的情况下，通过使用空间调制器，用被调制为对应于微透镜的反转形状的光束轮廓的曝光光束来照射形成于模基板上的无机抗蚀膜，形成了微透镜模。因此，通过曝光在无机膜的二维平面中形成期望的微透镜的反转形状。

此外，微透镜的反转形状的深度可以通过控制蚀刻条件来控制。

根据本发明的又一个实施例的固态图像传感器制造方法包括：在光接收部的入射侧上形成微透镜，用于入射光的光电转换，微透镜用于使入射光会聚到光接收部上。通过在形成于光接收部的入射侧上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜上，形成微透镜。通过用曝光光束通过相对的二维扫描照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并且蚀刻无机抗蚀膜的露出区域以形成微透镜的反转形状，形成微透镜模。基于微透镜的反转形状的轮廓数据，曝光光束的照射强度被调节为对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。

在固态图像传感器制造方法中，通过根据本发明的任一上述实施例的微透镜制造方法来形成微透镜。因此，不使用电子束曝光就可形成具有期望形状的微透镜。

根据本发明的另一个实施例的固态图像传感器制造方法包括：在光接收部的入射侧上形成微透镜，用于入射光的光电转换，微透镜用于使光会聚到光接收部上。通过在形成于光接收部的入射侧上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜上，形成微透镜。通过用曝光光束照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并且蚀刻无机抗蚀膜的露出区域以形成微透镜的反转形状，形成微透镜模。在用曝光光束进行照射中，使用插入到曝光光束的光路中的空间调制器，将曝光光束调制为对应于微透镜的反转形状的光束轮廓。

在微透镜制造方法中，通过根据本发明的任一上述实施例的微透镜制造方法形成微透镜模。因此，不使用电子束曝光就可形成具有期望形状的微透镜。

在根据本发明的任一上述实施例的微透镜制造方法中，在微透镜模中形成了期望的微透镜的反转形状。因此，使用微透镜模形成了具有期望形状的微透镜。

因此，本发明具有改进微透镜会聚特性的优点。

另外，使用曝光光束而不使用电子束执行曝光，从而降低了曝光装置的成本和制造处理的成本。

在根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法中，通过根据本发明的任一上述实施例的微透镜制造方法形成微透镜，从而形成具有期望形状的微透镜。因此，本发明具有改进微透镜的会聚特性的优点。

另外，使用曝光光束而不使用电子束执行曝光，从而降低了曝光装置的成本和制造过程的成本。

附图说明

图1A～图1E是示出了根据本发明实施例的微透镜制造方法的步骤的示图；

图2是示出了用于曝光的能量分级图(power gradation map)的实例的示图；

图3是示出了用于执行根据本发明实施例的微透镜制造方法的曝光装置的结构的实例的示意图；

图4A和图4B是示出了通过光栅扫描进行曝光的实例的示图；

图5A和图5B是示出了电驱动信号和能量控制信号的实例的示图；

图6A～图6E是示出了根据本发明的另一个实施例的微透镜制造方法的步骤的示图；

图7是示出了使用空间调制器调制曝光光束的实例的示图；

图8是示出了用于执行根据本发明实施例的微透镜制造方法的曝光装置的结构的实例的示意图；

图9是示出了用于形成构成微透镜阵列的多个微透镜的反转形状的曝光光束的实例图；

图10A和图10B是示出了用于形成构成微透镜阵列的多个微透镜的反转形状的曝光光束的实例的放大图；

图11A和图11B是示出了根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法的步骤的示图；

图12是示出了根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法的一个步骤的示图；

图13是示出了根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法的一个步骤的示图；

图14是示出了根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法的一个步骤的示图；以及

图15A～图15C是示出了现有技术的微透镜制造方法的步骤的示图。

具体实施方式

以下描述根据本发明实施例的微透镜制造方法。

在根据本发明实施例的微透镜制造方法中，在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其中已形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜上，从而形成了微透镜。

参照图1A～图1E和图2的处理过程图来描述用于形成微透镜模的处理过程。

如图1A所示，无机抗蚀膜12形成在模基板11上。作为模基板11，使用二氧化硅(SiO₂)基板或玻璃基板。对无机抗蚀膜12，例如，使用过渡金属氧化物。例如，使用了氧化钨、氧化钼、钨-钼合金的氧化物等。例如，通过溅射使这种材料形成在基板模11上。无机抗蚀膜12在非结晶状态下形成。

接下来，如图1B所示，用曝光光束L通过相对的二维扫描来照射形成在模基板11上的无机抗蚀膜12。例如，通过重复在由图中的箭头所示的方向上照射的光栅扫描来执行照射。

在图1B～图1E中，省略了模基板11。

照射方法包括每当其上形成有无机抗蚀膜12的模基板11沿垂直于X轴方向的Y轴方向移动时用曝光光束L沿X轴方向扫描。

作为曝光光束L，例如，使用405nm波长的半导体激光束。曝光光束L并不限于激光束，根据无机抗蚀膜12的类型来适当选择激光发射的波长和类型。例如，可以使用固态激光器的更高谐波。

在此扫描方法中，例如，当Y轴和X轴分别与列方向和行方向一致时，将基板11固定于第一列，而用曝光光束L通过沿X轴方向进行扫描来照射无机抗蚀膜12。

接下来，模基板11在Y轴方向上移动一步(step)而固定于第二列。然后，用曝光光束通过沿X轴方向进行扫描来照射无机抗蚀膜12。

以此方式，逐步移动并固定基板11，并用曝光光束L通过沿X轴方向进行扫描来照射无机抗蚀膜12。重复此操作，例如，m次。这里，m表示根据微透镜的尺寸在Y轴方向上适当设定的步数。

另外，在用曝光光束L扫描期间，参考微透镜的反转形状的轮廓数据，曝光光束的照射强度被调节为对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。例如，照射强度被调节为匹配在X轴方向上的分割数。

例如，当X轴方向上的分割数为n时，n对应于在微透镜的反转形状中，对于Y轴方向上的一列，在X轴方向上的轮廓数据项的数目。

例如，在用曝光光束L进行一次扫描的过程中，当轮廓数据项的数目为i时，曝光光束的强度被调节n＝i次。

例如，在微透镜的反转形状的轮廓数据图中，在X轴方向上n＝i＝31，而在Y轴方向上j＝31步。

曝光的能量分级图被形成为对应于轮廓数据图。

例如，形成如图2所示的曝光的能量分级图。

此外，在X轴方向和Y轴方向中，对具有能量数据“0”的列和行并不执行用曝光光束L的照射。在用曝光光束L的照射中，例如，照射强度随着曝光能量等级值的增加而增加。

以此方式，曝光光束L的能量等级参考微透镜的反转形状的轮廓数据而改变，以对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。即，调节了照射强度。

如上所述，无机抗蚀膜12通过光栅扫描而被曝光。

结果，如图1C所示，在无机抗蚀膜12中，通过由于激光束照射产生的热化学反应在用曝光光束L照射的部分中进行结晶化，并且使这部分膨胀以在膜中形成微隙(micro gap)。

在此状态下，蚀刻无机抗蚀膜12。

结果，如图1D所示，在无机抗蚀膜12中形成微透镜的反转形状13。

此外，在曝光中，可以通过选择无机抗蚀膜12的材料来控制微透镜的反转形状。

例如，当无机抗蚀膜12由氧化钨构成时，微透镜的反转形状被形成为侧壁隆起的形状，并且可以执行蚀刻以获得纵横比。例如，可以执行曝光到从无机抗蚀膜12的表面起约100nm的深度，用于获得微透镜的反转形状。

当无机抗蚀膜12由氧化钼构成时，微透镜的反转形状被形成为侧壁渐渐倾斜的形状。

此外，当无机抗蚀膜12由钨-钼合金的氧化物构成时，可以通过控制混合率来调节微透镜的反转形状的侧壁的倾斜度。

使用无机抗蚀膜12的处理利用了相变控制(PTM)技术并且由于无机抗蚀膜12的半调深度(half-tone depth)可以通过光照射来控制，所以使用无机抗蚀膜12的处理适用于形成微透镜。

在上述处理中，在无机抗蚀膜12中形成微透镜的反转形状13。当在期望的透镜形成位置重复处理时，如图1E所示，在无机抗蚀膜12中形成多个微透镜的反转形状。因此，形成了用于形成微透镜阵列的微透镜模10。

微透镜模10具有通过控制光栅扫描中的曝光量将每个微透镜的反转形状13形成为匹配每个微透镜的形状的优点。

虽然图中未示出，但是其中已形成微透镜模10的微透镜的反转形状13的无机抗蚀膜12被压到形成于基板上的透镜形成膜上并用于形成微透镜。结果，微透镜的反转形状13被转印到透镜形成膜上，以在透镜形成膜中形成微透镜。

因此，可以通过一次模压来形成多个微透镜。

接下来，参照图3的示意图描述用于曝光的曝光装置。

如图3所示，曝光装置30配备有用于发射曝光光束L的光源31。例如，光源31包括：用于发射曝光光束L的半导体激光发射器32；以及用于驱动半导体激光发射器32的光源驱动单元33。光源31并不限于半导体激光发射器，而且可以使用任何光源，只要能发射曝光光束。例如，可以使用固态激光发射器。

从光源31发出的曝光光束L穿过其中按顺序排列有准直器透镜34、光束成形单元35、电反射镜(galvano-mirror)36和聚光单元37的光学系统并被施加给将照射的对象(例如，无机抗蚀膜12)。

例如，光束成形单元35包括光束成形棱镜。

例如，电反射镜36的角度通过电驱动单元38改变。因此，用曝光光束L扫描照射平面。

此外，为了固定将照射的对象(例如，形成于基板上的无机抗蚀膜)，在用曝光光束L照射的平面上提供平板(stage)(未示出)。平板沿X轴方向和Y轴方向移动。

此外，提供主机41用于预先将通过光栅扫描在每个坐标处所施加的曝光光束L的能量等级数据数字化。此外，提供存储器42用于存储数据。换句话说，存储器42存储在光栅扫描中的每个坐标位置和对应于每个坐标位置的曝光光束的能量等级数据的数字化信息。

另外，曝光控制单元43将存储在存储器42中的光栅扫描的坐标位置转换为电驱动信号，并且命令电驱动单元38基于命令来驱动电反射镜36。

同时，曝光控制单元43提取对应于光栅扫描的坐标位置的数字化能量等级数据，将此数据转换为能量控制信号，并且命令光源驱动单元33。在光源驱动单元33中，根据能量控制信号获得曝光光束L的强度，以从光源31发出曝光光束L。

接下来，描述用曝光装置30通过光栅扫描进行曝光。

例如，将用于获得微透镜的反转形状的坐标位置分为X轴方向上的1024步和Y轴方向上的1024步。如图4A所示，能量控制信号由曝光控制单元决定以对应于分割数，即，对应于X轴方向上的地址“0”～地址“1023”和Y轴方向上的地址“0”～地址“1023”。图4A示出了以下情况，其中，曝光光束L沿X轴方向扫描，而平板沿Y轴方向扫描。在图4A中，在Z轴上示出了用于发射激光的光源驱动单元的能量。

图4B示出了在Y轴方向上的预定位置处用曝光光束L沿X轴方向扫描中的电驱动信号的实例。

因此，如作为图5A中的A部分的放大图的图5B所示，对X轴方向上的每个地址，通过电驱动信号来驱动电反射镜，并且同时，数据被转换为对应于每个地址的能量控制信号。对X轴方向上的地址“0”～“地址1023”执行此操作，以完成对应于Y轴方向上的地址的曝光。对Y轴方向上的地址“0”～“地址1023”执行此操作以曝光一个微透镜的反转形状的部分。

在上述根据本发明实施例的微透镜制造方法中，当形成微透镜模10时，使用了光束曝光而不使用电子束曝光，并且用曝光光束L通过在无机抗蚀膜12上的相对的二维扫描来照射形成于模基板11上的无机抗蚀膜12。在此曝光中，基于微透镜的反转形状的轮廓数据，将曝光光束的照射强度调节为对应于微透镜的反转形状从无机抗蚀膜的表面起的深度。结果，在二维平面内用被调节为期望的照射强度的曝光光束L来照射无机抗蚀膜12。

因此，在微透镜模10中形成了微透镜的期望的反转形状。

在蚀刻期间，微透镜的反转形状13的深度可以通过控制蚀刻条件来控制。

因此，使用微透镜模10形成的微透镜具有接近或等同于设计形状的形状，并且因此具有改进微透镜的会聚特性的优点。

此外，使用了光束曝光而不使用电子束，从而降低了曝光装置的成本和制造处理的成本。因为直接控制曝光光束L的强度，所以可以不使用掩模，因此简化了制造处理。

接下来，描述根据本发明的另一个实施例的微透镜制造方法。

在微透镜制造方法中，在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其上形成有微透镜的反转形状的微透镜模，然后将微透镜的反转形状转印到微透镜形成膜上，以形成微透镜。

参照图6A～图6E和图7的处理过程示图来描述用于形成微透镜模的处理。

如图6A所示，在模基板11上形成无机抗蚀膜12。作为模基板，使用了氧化硅(SiO₂)基板或玻璃基板。对于无机抗蚀膜12，例如，使用了过渡金属氧化物。例如，使用氧化钨、氧化钼或钨-钼合金氧化物等等。这种材料通过溅射被形成在模基板11上。在非结晶状态下形成无机抗蚀膜12。

然后，如图6B所示，用被调制为对应于微透镜的反转形状的光束轮廓的曝光光束L照射形成于模基板11上的无机抗蚀膜12。

作为曝光光束L，例如，使用405nm波长的半导体激光束。曝光光束L并不限于激光束，并且可以根据无机抗蚀膜12的类型来适当选择激光发射的波长和类型。例如，可以使用固态激光的更高谐波。

在图6B～图6E中，省略了模基板11。

在此照射方法中，如图7所示，通过空间调制器51来将曝光光束L调制为对应于微透镜的反转形状的光束轮廓。作为空间调制器51，例如，可以使用活动缝(movable slit)52。另外，图7的平面图和截面图的缩小尺寸是不同的，并且缩小了平面图。

例如，相对于在曝光光束L的光学直径的范围内曝光光束L的中心，活动缝52的光圈53沿二维方向(即，X轴方向和Y轴方向)移动。可选地，光圈53相对曝光光束L的中心以圆形或椭圆形离心移动。

结果，曝光光束被调制为对应于微透镜的期望的反转形状的光束轮廓。

例如，当曝光光束L的中心位于活动缝52的光圈53的中心时，曝光光束的强度分布为例如强度分布A。当活动缝52沿箭头方向移动时(例如，在图7中在X轴上向右)，曝光光束的强度分布为例如强度分布B。

如上所述，曝光光束L通过空间调制器51被调制为对应于图6B所示的微透镜的反转形状的光束轮廓(强度分布)，并被施加给无机抗蚀膜12。

结果，如图6C所示，在无机抗蚀膜12中，通过由于激光束照射产生的热化学反应在用曝光光束L照射的部分中进行结晶化，并且使这部分膨胀以在膜中形成微隙。

在此状态下，蚀刻无机抗蚀膜12。

结果，如图6D所示，在无机抗蚀膜12中形成微透镜的反转形状13。

此外，在曝光中，可以通过选择无机抗蚀膜12的材料来控制微透镜的反转形状。

例如，当无机抗蚀膜12由氧化钨构成时，微透镜的反转形状被形成侧壁隆起的形态(state)，并且可以执行蚀刻以获得纵横比。例如，可以执行曝光到从无机抗蚀膜12的表面起约100nm的深度，用于获得微透镜的反转形状。

当无机抗蚀膜12由氧化钼构成时，微透镜的反转形状被形成为侧壁渐渐倾斜的形态。

此外，当无机抗蚀膜12由钨-钼合金氧化物构成时，可以通过控制混合率来调节微透镜的反转形状的侧壁的倾斜度。

使用无机抗蚀膜12的处理过程利用了相变控制(PTM)技术并且适用于形成微透镜，因为无机抗蚀膜12的半调深度可以通过光照射来控制。

在上述处理过程中，在无机抗蚀膜12中形成了微透镜的反转形状13。当在期望的透镜形成位置重复处理时，如图6E所示，在无机抗蚀膜12中形成多个微透镜的反转形状13。因此，形成用于形成微透镜阵列的微透镜模10。

微透镜模10具有通过控制光栅扫描中的曝光量将每个微透镜的反转形状13形成为匹配每个微透镜的形状的优点。

虽然图中未示出，但是其中已形成微透镜模10的微透镜的反转形状13的无机抗蚀膜12被压到形成于基板上的透镜形成膜上并用于形成微透镜。结果，微透镜的反转形状13被转印到透镜形成膜上，以在透镜形成膜中形成微透镜。

因此，可以通过一次模压来形成多个微透镜。

接下来，参照图8的示意图描述用于曝光的曝光装置。

如图8所示，曝光装置50配备有用于发射曝光光束L的光源31。例如，光源31包括：用于发射曝光光束L的半导体激光发射器32；以及用于驱动半导体激光发射器32的光源驱动单元33。光源31并不限于半导体激光发射器，而且可以使用任何光源，只要能发射曝光光束。例如，可以使用固态激光发射器。

从光源31发出的曝光光束L穿过其中按顺序排列有准直器透镜34、光束成形单元35、空间调制器51(例如，活动缝52)、反射镜55和聚光单元37的光学系统并被施加给将照射的对象(例如，无机抗蚀膜12)。

例如，光束成形单元35包括光束成形棱镜。

如参照图7所述，移动活动缝52以将曝光光束L调制成对应于微透镜的反转形状的光束轮廓(强度分布)。

作为反射镜55，例如，使用普通反射镜。可选地，反射镜55可以是例如电反射镜，以能够对曝光光束L的照射位置进行微调。在此情况下，设置电反射镜驱动部(未示出)。

此外，在用曝光光束L照射的平面上设置平板(未示出)，用于固定将照射的对象(例如，形成于基板上的无机抗蚀膜)。平板沿X轴方向和Y轴方向移动。

此外，提供主机41用于预先将曝光光束L的能量等级数据数字化，并且提供存储器42用于存储数据。换句话说，存储器42存储每个坐标位置和对应每个坐标位置的曝光光束的能量等级数据的数字化信息。

另外，曝光控制单元43将存储在存储器42中的每个坐标位置转换为空间调制信号(例如，活动缝驱动信号)，并命令空间调制器51(例如，活动缝52)基于命令来驱动空间调制器51(例如，活动缝52)。

同时，曝光控制单元43取得对应于每个坐标位置的能量调制数据并且将此数据转换为能量控制信号，以命令光源驱动单元33。在光源驱动单元33中，曝光光束L从光源31发出，以便根据能量控制信号获得曝光光束L的强度。

图9示出了用于获得形成微透镜阵列的多个微透镜的反转形状的曝光光束的实例和在各自位置通过曝光光束获得的透镜形状的截面图。在各自位置的截面图包括，例如，A-A′截面、B-B′截面、C-C′截面、D-D′截面、E-E′截面、F-F′截面、G-G′截面和H-H′截面。图10是透镜部分的放大图。

在此制造方法中，如图9所示，通过使用曝光装置50沿X轴方向和Y轴方向逐步移动曝光光束，用适于每个微透镜的反转形状的轮廓来执行光束照射。

图9示出了位于中心的多个圆形分布图和这些图周边的9个放大图，每个放大图通过等高线示出了曝光光束的强度分布。每个图都示出桔皮状的图样，其中，高强度的曝光光束用深色表示，而低强度的曝光光束L用浅色表示。例如，这种分级可以通过为曝光光束L沿X轴方向上和Y轴方向适当移动活动缝52而实现。

例如，如图10A所示，透镜中心可以偏移对应于斜入射的成像点的偏移Δx的量。换句话说，如图10B所示，通过使透镜中心从原始中心朝图的中心侧偏移对应于偏移Δx的量来形成在图9的外围中示出的每个透镜。

在上述根据本发明的第二实施例的微透镜制造方法中，当形成微透镜模10时，使用了光束曝光而不使用电子束曝光，并且用通过空间调制器51调制为对应于将形成的微透镜的反转形状13的光束轮廓的曝光光束L，照射形成于模基板11上的无机抗蚀膜12。结果，通过在无机抗蚀膜的二维平面内的曝光获得微透镜的期望的反转形状13。

因此，在微透镜模10中形成了微透镜的期望的反转形状13。

在蚀刻期间，微透镜的反转形状的深度可以通过控制蚀刻条件来控制。

因此，用微透镜模10形成的微透镜具有接近或等同于设计形状的形状，并且因此具有改进微透镜的会聚特性的优点。

此外，使用了光束曝光而不使用电子束，从而降低了曝光装置的成本和制造处理的成本。由于直接控制曝光光束L的强度，所以可以不使用掩模，从而简化了制造处理过程。

接下来，参照图11A～图14所示的制造步骤描述根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法。虽然CCD固态图像传感器被作为实例进行描述，但是CMOS固态图像传感器的微透镜可以通过与形成CCD固态图像传感器的微透镜同样的方法来形成。

在用于制造固态图像传感器的通常处理过程中，如图11A所示，在半导体基板71上形成像素分离区域(未示出)、光接收部72、电荷读取部73、包括电荷转移电极的电荷转移部74等，然后在整个表面上形成透光绝缘膜75。此外，在光接收部72上形成具有孔76的光屏蔽膜77。此外，形成透光平坦化绝缘膜78，然后形成滤色层79。

接下来，如图11B所示，在滤色层79上形成透镜形成膜81。例如，透镜形成膜81由抗蚀剂(例如，可紫外线固化抗蚀剂)组成。

接下来，如图12所示，在透镜形成膜81上压上无机抗蚀膜12，无机抗蚀膜12具有通过根据本发明的任一上述实施例的微透镜制造方法所形成的微透镜模10的微透镜的反转形状13。结果，微透镜模10的微透镜的反转形状13被转印以在透镜形成膜81中形成微透镜82。

接下来，如图13所示，UV光束UV透射过微透镜模10以照射透镜形成膜81，从而固化其中已形成微透镜82的透镜形成膜81。

接下来，如图14所示，从其中已形成微透镜82的透镜形成膜81中分离出微透镜模10(参照图13)。图14示出了在分离微透镜模10之后的状态。

在根据本发明实施例的固态图像传感器制造方法中，通过根据本发明的任一上述实施例的微透镜制造方法形成微透镜82。因此，不使用电子束曝光就可以形成具有期望形状的微透镜82。

因此，形成具有良好会聚特性的微透镜82，从而改进了固态图像传感器70的灵敏度。

上述的微透镜制造方法被应用于固态图像传感器的微透镜的制造方法和用于各种电子仪器的微透镜的制造方法。

例如，该制造方法可以被应用于用作会聚单元或图像形成单元的微透镜，其中，会聚单元用于使入射光聚集到光电转换区域中以改进在传真装置中所使用的原始图像传感器的灵敏度。

该制造方法可以被应用于用于改进透反式液晶显示面板的背光亮度的微透镜。同样，该制造方法可以被应用于用于通过使光聚集到在并不太亮的显示装置(诸如，液晶显示装置)中的像素周围的区域中来提高亮度的微透镜。

此外，该制造方法可以被应用于用作会聚单元(用于使发光器件和光接收器件连结至光纤)的微透镜。

此外，该制造方法可以应用于作为对用于在由液晶打印机或LED打印机打印的感光介质上形成图像的单件生产的透镜的替代的微透镜。

在配备有背投式投影仪透镜，即，双凸透镜的背投式投影仪中，该制造方法可以被应用于用于解决纵向视角小而横向视角大的问题的微透镜。

此外，该制造方法可以被应用于用作聚焦板(用于在镜头快门照相机中进行自动焦点检测)的微透镜，以便例如，入射光被具有规则形状的透镜排列均匀漫射，以精确控制散焦。

此外，该制造方法可以被应用于用作用于处理光学信息的滤光器的微透镜。

此外，该制造方法可以被应用于用作光学拾取元件(例如，激光盘、压缩盘或磁光盘的光学拾取单元)的微透镜。

本领域技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、再组合和变化，只要它们处于所附权利要求或其等价物的范围内。

Claims (8)

1.一种微透镜制造方法，包括：

通过在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将所述微透镜的反转形状转印到所述微透镜形成膜上，形成微透镜；

其中，通过用曝光光束通过相对的二维扫描来照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并蚀刻所述无机抗蚀膜的露出区域以形成所述微透镜的反转形状，形成所述微透镜模；以及

基于所述微透镜的反转形状的轮廓数据，所述曝光光束的照射强度被调节为对应于所述微透镜的反转形状从所述无机抗蚀膜的表面起的深度。

2.根据权利要求1所述的微透镜制造方法，其中，当用所述曝光光束相对地二维扫描所述无机抗蚀膜时，每当其上已形成有所述无机抗蚀膜的所述基板沿垂直于X轴方向的Y轴方向移动时，执行沿X轴方向用所述曝光光束的扫描。

3.根据权利要求1所述的微透镜制造方法，其中，通过控制所述无机抗蚀膜的蚀刻条件来控制所述微透镜的反转形状的深度。

4.根据权利要求1所述的微透镜制造方法，其中，在所述无机抗蚀膜中形成多个微透镜的反转形状。

5.一种微透镜制造方法，包括：

通过在形成于基板上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将所述微透镜的反转形状转印到所述微透镜形成膜上，形成微透镜；

其中，通过用曝光光束照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并蚀刻所述无机抗蚀膜的露出区域以形成所述微透镜的反转形状，形成所述微透镜模；以及

当用所述曝光光束照射所述无机抗蚀膜时，使用插入到所述曝光光束的光路中的空间调制器，将所述曝光光束调制为对应于所述微透镜的反转形状的光束轮廓。

6.根据权利要求5所述的微透镜制造方法，其中，在无机抗蚀膜中形成多个微透镜的反转形状。

7.一种固态图像传感器制造方法，包括：

在光接收部的入射侧上形成微透镜，用于入射光的光电转换，所述微透镜用于使所述入射光会聚到所述光接收部上；

其中，通过在形成于所述光接收部的入射侧上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将所述微透镜的反转形状转印到所述微透镜形成膜上，形成所述微透镜；

通过用曝光光束通过相对的二维扫描来照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并蚀刻所述无机抗蚀膜的露出区域以形成所述微透镜的反转形状，形成所述微透镜模；以及

基于所述微透镜的反转形状的轮廓数据，所述曝光光束的照射强度被调节为对应于所述微透镜的反转形状从所述无机抗蚀膜的表面起的深度。

8.一种固态图像传感器制造方法，包括：

在光接收部的入射侧上形成微透镜，用于入射光的光电转换，所述微透镜用于使所述入射光会聚到所述光接收部上；

其中，通过在形成于所述光接收部的入射侧上的微透镜形成膜上压上其中形成有微透镜的反转形状的微透镜模，以将所述微透镜的反转形状转印到所述微透镜形成膜上，形成所述微透镜；

通过用曝光光束照射形成在模基板上的无机抗蚀膜，并蚀刻所述无机抗蚀膜的露出区域以形成所述微透镜的反转形状，形成所述微透镜模；以及

当用所述曝光光束照射所述无机抗蚀膜时，使用插入到所述曝光光束的光路中的空间调制器，将所述曝光光束调制为对应于所述微透镜的反转形状的光束轮廓。

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