CN104423177A - 微透镜制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种微透镜制作方法，包括提供一基板；形成一微透镜材料于基板上；放置一光掩模于微透镜材料上方；利用一光束透过上述光掩模照射于上述微透镜材料上以进行一曝光工艺；对上述微透镜材料进行一显影工艺；对上述微透镜材料进行一回流工艺以形成微透镜。本发明的微透镜制造方法所制造的微透镜具有非球形表面，可提升具有本发明的微透镜的图像传感器的图像品质。此外，可避免微透镜所造成的旁瓣现象，因此图像品质可进一步的提升。

Description

微透镜制作方法
技术领域
本发明涉及一种微透镜制作方法，尤其涉及一种使用光掩模的微透镜制作方法。
背景技术
于相机中的图像传感器通常具有微透镜以增加其感测效能。于公知中微透镜制作方法，利用了二元式光掩模（binary mask）来进行制作。然而，利用公知的微透镜制作方法所制作的微透镜的表面为球形表面（spherical surface），其可能会降低图像传感器的图像品质。
此外，利用上述微透镜的图像传感器所产生的图像也可能具有旁瓣(sidelobes)现象，也降低了图像传感器的图像品质。
发明内容
为了解决上述的缺失，本发明的目的为提供一种微透镜制作方法，可用以制作出具有非球形表面的微透镜。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种微透镜制作方法，包括：提供一基板；形成一微透镜材料于基板上；放置一光掩模于微透镜材料上方；利用一光束透过上述光掩模照射于上述微透镜材料上以进行一曝光工艺；对上述微透镜材料进行一显影工艺；对上述微透镜材料进行一回流工艺。
为了达到上述的目的，本发明另提供了一种微透镜制作方法，包括：提供一微透镜材料；放置一光掩模于上述微透镜材料上方，其中上述光掩模包括多个相移层以及分别设置于上述相移层的多个遮蔽层；利用一光束透过上述光掩模照射于上述微透镜材料上以进行一曝光工艺，其中上述相移层允许3%至5%的上述光束照射上述微透镜材料；对上述微透镜材料进行一显影工艺；以及对上述微透镜材料进行一回流工艺。
本发明也提供了一种用以制造微透镜的光掩模，包括一透光基板、多个相移层、以及多个遮蔽层。相移层以阵列的方式排列于透光基板。遮蔽层分别设置于相移层。每一相移层的面积为每一遮蔽层面积的1.2至2.5倍。
综上所述，经由本发明的微透镜制造方法所制造的微透镜具有非球形表面，可提升具有本发明的微透镜的图像传感器的图像品质。此外，可避免微透镜所造成的旁瓣现象，因此图像品质可进一步的提升。
附图说明
图1为本发明的一光掩模的仰视图。
图2为本发明的光掩模的剖视图。
图3为本发明的微透镜制作方法的流程图。
图4为本发明的基板以及微透镜材料于微透镜制作方法的曝光工艺前的剖视图。
图5为本发明的微透镜制作方法的第一实施例于曝光工艺后的剖视图。
图6为本发明的基板以及微透镜材料于进行微透镜制作方法的第一实施例的显影工艺后的剖视图。
图7为本发明的微透镜制作方法的第一实施例的基板以及微透镜的剖视图。
图8为本发明的微透镜制作方法的第一实施例的基板以及微透镜的俯视图。
图9为本发明的基板以及微透镜材料于进行微透镜制作方法的第二实施例的显影工艺后的剖视图。
图10为本发明的微透镜制作方法的第二实施例的基板以及微透镜的剖视图。
图11为本发明的微透镜制作方法的第二实施例的基板以及微透镜的俯视图。
其中，附图标记说明如下：
光掩模(mask)10
透光基板11
相移层(phase shift layer)12
遮蔽层(shading layer)13
基板20
晶圆21
图像传感器22
微透镜材料(microlens material)30
未曝光部(unexposed portion)31
曝光部(exposed portion)32
光源40
微透镜(microlenses)50
微透镜材料60
主要部分61
次要部分62
微透镜70
第一微透镜71
第二微透镜72
反曲点(inflection point)C1、C2
宽度d1、d1
直径d3、d4
方向D1
凹槽g1、g2groove
厚度h1、h2
光束(radiant beam)L1
平面P1
倾斜侧壁P2
面积S1、S2
非球形表面(aspherical surface)S3
第一非球形表面S4
第二非球形表面S5
宽度W1、W2
区域Z1、Z2、Z3
具体实施方式
图1为本发明的一光掩模10的仰视图，图2为本发明的光掩模10的剖视图。于本实施例中，光掩模10为一衰减式边缘型光掩模(attenuated-rimmask)。光掩模10包括一透光基板11、多个相移层12、以及多个遮蔽层13。相移层12以阵列排列的方式排列于透光基板11上。遮蔽层13可包括铬（Cr），且分别设置于相移层12的中央区域上。
透光基板11的穿透度(transmittance)大于90%，且遮蔽层13的穿透度为0%或是小于1%。相移层12可允许3%至5%的光束至微透镜材料30。每一相移层12以及遮蔽层13均可为方形。
每一相移层12的面积S1为每一遮蔽层13的面积S2的1至64倍。于本实施例中，每一相移层12的面积S1为每一遮蔽层13的面积S2的1.2至2.5倍。每一相移层12的宽度W1为每一遮蔽层13的宽度W2的1至8倍。于本实施例中，每一相移层12的宽度W1为每一遮蔽层13的宽度W2的1至1.6倍。
图3为本发明的微透镜制作方法的流程图。图4为本发明的基板20以及微透镜材料30于微透镜制作方法的曝光工艺前的剖视图。于步骤S101中，提供了一基板20。基板20包括一晶圆21以及设置于晶圆21一图像传感器22。于步骤S103中，微透镜材料30形成于基板20的图像传感器22。于本实施例中，微透镜材料30为光致抗蚀剂(photoresist)。
图5为本发明的微透镜制作方法的第一实施例于曝光工艺后的剖视图。于步骤S105中，光掩模10设置于微透镜材料30上方，且光源40设置于光掩模10上方。于步骤S107中，进行了一曝光工艺，且曝光工艺的曝光量可为7000J/um至9000J/um之间。
光源40产生一光束（radiant beam）L1沿着一方向D1照射至光掩模10，且光束L1可为一波长为365nm的I-line。相移层12可允许3%至5%的光束穿透至微透镜材料30。于光源40经过光掩模10且照射至部分的微透镜材料30，以使微透镜材料30形成多个未曝光部31以及曝光部32。也就是说，光束L1并未照射至未曝光部31，而照射至曝光部32。另如图5所示，于方向D1上曝光部32并与曝光部31重叠。
特别的是，微透镜材料30具有多个区域Z1、Z2、Z3。区域Z1位于遮蔽层13下方，区域Z2位于透光基板11的一曝光部分的下方，且透光基板11的曝光部分朝向微透镜材料30。区域Z3位于相移层12的一曝光部分的下方，且相移层12的曝光部分朝向微透镜材料30。部分的光束L1被遮蔽层13所止挡，且区域Z1并未被光束L1所照射。当光束L1通过相移层12时，光束L1的相位会改变。因此通过相移层12的光束L1会与未通过相移层12的光束L1产生干涉，且光束L1射向微透镜材料30的能量由区域Z2至区域Z3递减。另如图5所示，曝光部32的一截面为V型。
图6为本发明的基板20以及微透镜材料30于进行微透镜制作方法的第一实施例的显影工艺后的剖视图。于步骤S109中，对于微透镜材料30进行了显影工艺。曝光部32经由显影工艺后被移除，因此于未曝光部31上形成一凹槽g1。曝光部31的顶部具有一平面P1。凹槽g1为V型，且具有邻近于平面P1的一倾斜侧壁P2。
于步骤111中，于微透镜材料30进行了回流工艺（reflow process），以使微透镜材料30形成如图7所示的微透镜50。上述回流工艺的温度可为150℃至190℃。图7为本发明的微透镜制作方法的第一实施例的基板20以及微透镜50的剖视图。图8为本发明的微透镜制作方法的第一实施例的基板20以及微透镜50的俯视图。于本实施例中，微透镜50为非球形微透镜（aspherical microlenses）。微透镜50以阵列的方式排列于图像传感器22上，且两相邻的微透镜50相互连接。每一微透镜50具有一非球形表面S3，且两相邻的非球形表面S3相互连接。一反曲点C1位于两相邻且连接的非球形表面S3。
图9为本发明的基板20以及微透镜材料30于进行微透镜制作方法的第二实施例的显影工艺后的剖视图。于第二实施例中，曝光工艺的曝光量为2000J/um至4000J/um之间，其小于第一实施例的曝光量。于一显影工艺后，多个凹槽g2形成于微透镜材料60，以使微透镜材料60具有多个主要部分61以及多个次要部分62。凹槽g2的一截面为W型。
次要部分62位于两个相邻的主要部分61之间，主要部分61连接与其相邻的次要部分62。主要部分61的厚度h1大于次要部分62的厚度h2，且主要部分61的宽度d1大于次要部分62的宽度d2。
图10为本发明的微透镜制作方法的第二实施例的基板20以及微透镜70的剖视图。图11为本发明的微透镜制作方法的第二实施例的基板20以及微透镜70的俯视图。于回流工艺之后，微透镜70包括多个第一微透镜71以及多个第二微透镜72，其可为非球形微透镜。第一微透镜71连接于与其相邻的第二微透镜72。每一第一微透镜71具有一第一非球形表面S4，且每一第二微透镜72具有一第二非球形表面S5。第一非球形表面S4连接于第二非球形表面S5。反曲点C2位于两相邻且连接的第一非球形表面S4以及第二非球形表面S5。
每一第一微透镜71的直径d3大于每一第二微透镜72的直径d4第二微透镜72。于本实施例中，每一第一微透镜71的直径d3大于每一第二微透镜72的直径d4的两倍。
综上所述，经由本发明的微透镜制造方法所制造的微透镜具有非球形表面，可提升具有本发明的微透镜的图像传感器的图像品质。此外，可避免微透镜所造成的旁瓣现象，因此图像品质可进一步的提升。
本发明虽以各种实施例公开如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种微透镜制作方法，包括：
提供一基板；
形成一微透镜材料于上述基板上；
放置一光掩模于上述微透镜材料上方；
利用一光束透过上述光掩模照射于上述微透镜材料上以进行一曝光工艺；
对上述微透镜材料进行一显影工艺；以及
对上述微透镜材料进行一回流工艺。
2.如权利要求1所述的微透镜制作方法，其中上述光掩模包括：一透光基板、以阵列的方式排列于上述透光基板的多个相移层、以及分别设置于上述相移层的多个遮蔽层；其中每一上述相移层的面积超过每一上述遮蔽层的面积。
3.如权利要求2所述的微透镜制作方法，其中每一上述相移层的面积为每一上述遮蔽层的面积的1至64倍。
4.如权利要求2所述的微透镜制作方法，其中每一上述相移层的宽度为每一上述遮蔽层的宽度的1至8倍。
5.如权利要求2所述的微透镜制作方法，其中每一上述相移层以及上述遮蔽层为方形。
6.如权利要求2所述的微透镜制作方法，其中上述相移层的穿透度为3%至5%。
7.如权利要求1所述的微透镜制作方法，更包括：于上述回流工艺后上述微透镜材料形成多个非球形微透镜，且上述非球形微透镜中的两相邻非球形微透镜相互连接。
8.如权利要求1所述的微透镜制作方法，更包括：于上述回流工艺后形成多个第一微透镜以及连接于上述第一微透镜的多个第二微透镜，其中每一上述第一微透镜的直径大于每一上述第二微透镜的直径的两倍。
9.一种微透镜制作方法，包括：
提供一微透镜材料；
放置一光掩模于上述微透镜材料上方，其中上述光掩模包括多个相移层以及分别设置于上述相移层的多个遮蔽层；
利用一光束透过上述光掩模照射于上述微透镜材料上以进行一曝光工艺，其中上述相移层允许3%至5%的上述光束照射上述微透镜材料；
对上述微透镜材料进行一显影工艺；以及
对上述微透镜材料进行一回流工艺。
10.如权利要求9所述的微透镜制作方法，其中每一上述相移层的宽度为每一上述遮蔽层的宽度的1至1.6倍，且每一上述相移层的面积为每一上述遮蔽层的面积的1.2至2.5倍。
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Application publication date: 20150318