DE60129499T2

DE60129499T2 - Mikrolinse und Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE60129499T2
Application number: DE60129499T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Ohta-ku Sekine
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2021-04-07
Also published as: US6586811B2; EP1143529A3; TW543196B; EP1143529A2; JP3840058B2; US20010051405A1; EP1143529B1; JP2002083948A; DE60129499D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrolinse, insbesondere eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die eine Mikrolinse an der Oberseite ihres lichtempfangenden Abschnitts hat, wo eine lichtelektrische Umwandlung ausgeführt wird, und auf ein Herstellungsverfahren hierfür.
Verwandter Stand der Technik
Eine Mikrolinse wird in verschiedenen optischen Systemen verwendet. Die optischen Systeme haben zum Beispiel eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung. Und die Festkörperbildaufnahmevorrichtung ist derzeit in dem Prozess einer Entwicklung zu einer Miniaturisierung ihres Chips mit integrierter Schaltung und einer Anordnung einer großen Zahl an Pixeln auf selbigen hier, um eine Anforderung für hochauflösende Bilder und miniaturisierte Fotografiesysteme zu erfüllen. Um eine Miniaturisierung des Chips ebenso wie eine Anordnung einer größeren Zahl von Pixeln auf dem selbigen zu bewerkstelligen, ist es unabdingbar, jede Pixelgröße zu reduzieren, und ein hochempfindlicher lichtelektrischer Wandler, ein verbesserter S/N und eine größere Blendenöffnung sind untersucht worden, um eine Verringerung eines elektrischen Ausgangssignals, die die Reduktion einer lichtempfangenden Fläche begleitet, zu kompensieren.
Eine Mikrolinse, ist erdacht worden, um der Blendenöffnung von jedem Pixel in einer Bildaufnahmevorrichtung zu erlauben, größer zu sein, und die Blendenrate der Bildaufnahmevorrichtung kann durch Bündeln des Lichts, das in einen gegebenen Pixel im Wesentlichen eintritt, wirksam in dem lichtempfangenden Abschnitt mit der Mikrolinse wesentlich gesteigert werden. Eine Mikrolinse ist für jeden Pixel an der Oberseite des lichtempfangenden Abschnitts der Bildaufnahmevorrichtung auf eine derartige Weise vorgesehen, um zu jedem lichtempfangenden Abschnitt zu korrespondieren (Bezug nehmend auf die europäische Patentveröffentlichung Nr. 948055 ).
Im Allgemeinen wird als der Prozess zum Ausbilden einer Mikrolinse ein fotolithografischer Prozess verwendet. Der Herstellungsprozess ist wie nachstehend: Zunächst wird die Oberseite einer Bildaufnahmevorrichtung, die einen lichtempfangenden Abschnitt hat, mit einem transparentem Harz eben gemacht; zweitens wird das lichtempfindliche Harz, das eine Mikrolinse in einer letzten Stufe sein soll, durch die Fotolithografie auf eine derartige Weise in Inseln geformt, dass die Inseln zu entsprechenden Pixeln korrespondieren; drittens wird das inselförmige Harzmuster erwärmt und weich gemacht, so dass die Oberflächenspannung sein Oberfläche kugelförmig machen kann; und letztendlich wird das kugelförmige Harzmuster eingestellt, um eine Mikrolinse zu sein.
24 zeigt eine Schnittansicht einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung des Stands der Technik.
Auf einem Halbleitersubstrat 11 sind lichtelektrische Wandler 1, vertikale CCD-Widerstände 12, Trennkanäle 13 und Übertragungsgatterbereiche 14. Das Halbleitersubstrat 11 hat Gatterdielektrikumschichten 16, Übertragungselektroden 15, Lichtblendenschichten 17, Dünnschichten zur Isolierung von Lage zu Lage 18 und eine Abdecklage 19 auf seiner Oberfläche.
Auf der Abdecklage 19 ist eine transparente Harzlage 2 und darauf eine Mikrolinsenreihe 3 ausgebildet.
In dieser Festkörperbildaufnahmevorrichtung ist, da die Schnittstelle des Mikrolinsenharzes mit einem hohen Brechungsindex exponiert ist, der Reflexionsverlust des einfallenden Lichts groß.
Als eine Maßnahme, um diesen Punkt zu verbessern, ist ein Verfahren eines Ausbildens einer Antireflexionsschicht aus zum Beispiel Aluminiumfluorid auf der Oberfläche der Mikrolinse in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 10-150179 offenbart.
Nach einem wiederholten Ausführen einer großen Zahl von Versuchen haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, dass die Festkörperbildaufnahmevorrichtung des Stands der Technik potenziell die zu beseitigenden, wie vorstehend beschriebenen Probleme haben.
Insbesondere kann in den Festkörperbildaufnahmevorrichtungen des Stands der Technik, da die Oberfläche ihrer Mikrolinsen mit einem hoch isolierenden Polymer usw. ausgebildet sind, ihre Oberfläche leicht aufgeladen werden, wodurch Staubpartikel wahrscheinlich daran anhaften. Ferner ist, da die oberste Fläche der Festkörperbildaufnahmevorrichtung durch das Vorhandensein von Mikrolinsen rau ist, ein Entfernen der daran anhaftenden Staubpartikel schwierig; und, falls zugelassen wird, dass die Pixel weiter feiner werden, wird ein Entfernen von Staubpartikeln schwieriger. Und diese Probleme sind nicht nur hinsichtlich der Festkörperbildaufnahmevorrichtungen spezifisch.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung eine Mikrolinse und ein Festkörperbildaufnahmevorrichtung, wobei verhindert werden kann, dass beide aufgeladen werden, und dadurch die Anhaftung von Staubpartikeln darauf unterbunden werden kann, und ein Herstellungsverfahren hierfür zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Mikrolinse, wie in Anspruch 1 ausgeführt, vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, wie in Anspruch 10 ausgeführt, vorgesehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht einer Mikrolinse in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Schnittansicht einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3A, 3B und 3C sind schematische Schnittansichten, die einen Herstellungsprozess einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;
4 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht zeigt;
5 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht zeigt;
6 ist eine schematische Schnittansicht einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7A, 7B, 7C und 7D sind schematische Schnittansichten, die einen Herstellungsprozess einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel, das nicht innerhalb der beanspruchten Erfindung fällt, darstellt;
8 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Aluminiumfluorid zeigt;
9 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Aluminiumfluorid zeigt;
10 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Aluminiumfluorid zeigt;
11 ist ein Graph, der die Schichtdickenabhängigkeit von einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Aluminiumfluorid zeigt, die beide den maximalen Reflexionsgrad aufweisen.
12 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Magnesiumfluorid zeigt;
13 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Magnesiumfluorid zeigt;
14 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Magnesiumfluorid zeigt;
15 ist ein Graph, der die Schichtdickenabhängigkeit von einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Magnesiumfluorid zeigt, die beide den maximalen Reflexionsgrad haben;
16 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Siliziumoxid zeigt;
17 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Siliziumoxid zeigt;
18 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Siliziumoxid zeigt;
19 ist ein Graph, der die spektralen Reflexionseigenschaften von Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Siliziumoxid zeigt;
20 ist ein Graph, der die Schichtdickenabhängigkeit von einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Siliziumoxid zeigt, die beide den maximalen Reflexionsgrad haben;
21 ist ein Graph, der die Einfallwinkelabhängigkeit des Reflexionsgrads der Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Magnesiumfluorid zeigt;
22 ist ein Graph, der die Einfallwinkelabhängigkeit des Reflexionsgrads der Proben mit einer leitfähigen Schicht und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex aus Siliziumoxid zeigt;
23 ist eine schematische Schnittansicht einer eng gepackten Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
24 ist eine schematische Schnittansicht einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung des Stands der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bezug nehmend auf 1 ist eine Schnittansicht einer Mikrolinse in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In den anderen Figuren als 1 sollen zu denen von 1 gleiche Abschnitte durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.
An der Oberfläche eines Substrats 111 ist eine Vielzahl von Mikrolinsen 3, deren Oberfläche leitfähig ist, in einer Reihe angeordnet.
In diesem Fall wird eine Mikrolinse, die eine leitfähige Oberfläche hat, die zu Luft exponiert ist, durch Vorsehen der Mikrolinse mit einer lichtübertragenden leitfähigen Schicht 5 erhalten, die der Mikrolinse eine leitfähige Oberfläche gibt.
Das Substrat 111 zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann Glas, Harz oder ein Halbleiterchip sein, wie nachstehend beschrieben ist, auf dem eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung ausgebildet worden ist.
Die leitfähige Schicht 5 zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt eine leitfähige Schicht, die zum Übertragen des Lichts fähig ist, das die Mikrolinse 3 durchdrungen hat. Die konkreten Beispiele umfassen zum Beispiel einen Oxidleiter, wie beispielsweise Indiumzinnoxid, eine leitfähige Schicht, deren Hauptbestandteil Kohlenstoff ist, wie beispielsweise eine diamantartige Kohlenstoffdünnschicht (DLC), oder eine oberflächenmodifizierte Dünnschicht, die durch Modifizieren der Oberfläche einer Mikrolinse erhalten wird, um zu erlauben, dass ihr Flächenwiderstand niedrig ist.
Eine Grundierungslage (Grundierungsdünnschicht) kann zwischen der leitfähigen Schicht 5 und der Mikrolinse 3 und in diesem Fall einer Dünnschicht mit niedrigem Brechungsindex, wie nachstehend beschrieben ist, bevorzugt verwendet werden.
Das Harz zur Verwendung in der Mikrolinse der vorliegenden Erfindung kann aus der Gruppe, bestehend aus Polystyrenharz, Acrylharz, Polyolefinharz, Polyimidharz, Polyamidharz, Polyesterharz, Polyethylenharz, Novolakharz und so weiter, ausgewählt werden.
Wenn das Heißformverfahren zu Formen der Mikrolinse eingesetzt wird, wird bevorzugt thermoplastisches Harz verwendet. Dies stimmt jedoch nicht notwendigerweise, wenn das Formverfahren eingesetzt wird, das ein Ätzen oder ein Presswerkzeug verwendet.
Als das Formverfahren der Mikrolinse können die Verfahren eingesetzt werden, die in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-151758 , der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-153704 , der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-108216 , der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-266909 und der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-307090 offenbart sind.
Der Flächenwiderstand der leitfähigen Fläche, der für die Mikrolinse der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist geringer als 10⁶ Ω/Quadrat und der minimale Wert ist nicht besonders begrenzt.
Die konkreten Beispiele des Flächenwiderstands, der durch die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erhalten wird, beträgt weniger als 10⁶ Ω/Quadrat und 10 Ω/Quadrat oder mehr.
Bevorzugt ist die leitfähige Schicht 5 auf eine derartige Weise vorgesehen, um in Kontakt mit beiden, der Oberfläche der Mikrolinse 3 und der Oberfläche des Substrats zwischen den zwei benachbarten Mikrolinsen 3 zu kommen und selbige zu bedecken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert eine lichtübertragende leitfähige Schicht, dass die Oberfläche der Festkörperbildaufnahmevorrichtung aufgeladen wird, wodurch eine Anhaftung von Staubpartikeln auf selbiger unterdrückt werden kann.
(Ausführungsbeispiel 1)
Nachstehend ist eine Mikrolinse in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Fall einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bezug nehmend auf 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen lichtempfangenden Abschnitt als einen lichtelektrischen Wandler, wie beispielsweise eine Fotodiode und ein Fototransistor, ein Bezugszeichen 2 ein einebnende Schicht, die auf einer groben Oberfläche ausgebildet ist, die aus Elektroden oder einer Verdrahtung zum Vorsehen in einer ebenen Oberfläche ausgebildet ist, ein Bezugzeichen 3 eine Mikrolinse zum Bündeln eines Lichtstrahls, ein Bezugszeichen 6 einen Farbfilter mit einer Kombination von Farblagen, die jeweils die Farbe ausgewählt aus Rot (abgekürzt R), Grün (G), Blau (B), Gelb (Y), Cyan (C) und Magenta (M) zeigen, und ein Bezugszeichen 7 eine einebnende Schicht, die an dem Farbfilter 6 ausgebildet ist. In diesem Fall ist das Substrat der Mikrolinse ein Chip der Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die die einebnende Schicht 7 hat.
Ein Bezugszeichen 17 bezeichnet eine abschirmende Schicht, die ausgebildet ist, um zu verhindern, dass Licht in die anderen Abschnitte als die lichtempfangenden Abschnitte eintritt, ein Bezugszeichen 18 eine Dünnschicht zur Isolierung von Lage zu Lage, die zwischen der vertikal benachbarten Verdrahtung und zwischen der Verdrahtung und der abschirmenden Schicht vorgesehen ist, und ein Bezugszeichen 20 eine Elektrode oder eine Verdrahtung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine lichtübertragende leitfähige Schicht 5 an der Oberfläche der Mikrolinse 3 vorgesehen, wodurch erlaubt ist, dass die Mikrolinse kaum aufgeladen wird. Somit kann die Anhaftung von Staubpartikeln an der Mikrolinse 3 verhindert werden.
Die lichtempfangende leitfähige Schicht 5 kann aus einem Leiter oder einem Halbleiter mit niedrigem Widerstand mit einer für das Licht (elektromagnetische Welle) notwendigen Durchlässigkeit, um durch den lichtempfangenden Abschnitt 1 empfangen zu werden, ausgebildet sein. Die konkreten Beispiele umfassen zum Beispiel leitfähige Metalloxide, wie beispielsweise Zinnoxid, Indiumoxid, ITO (Indium-Zinn-Oxid), Zinkoxid, CTO (Cadmium-Zinn-Oxid) und Iridiumoxid. Dünnschichten aus Metall, wie beispielsweise Gold, können ebenso verwendet werden. Ferner kann die lichtübertragende leitfähige Schicht 5 eine Schicht, deren Hauptbestandteil Kohlenstoff ist, wie beispielsweise eine diamantartige Kohlenstoffdünnschicht, oder eine oberflächenmodifizierte Lage sein, die durch Bestrahlen der Oberfläche der Mikrolinse mit Ionen erhalten wird.
Bevorzugt wird die Dicke der lichtübertragenden leitfähigen Schicht 5 ausgewählt, um in dem Bereich von 1 nm bis 20 nm zu sein.
Um die Lichtreflexion an der Oberfläche der Mikrolinse zu unterdrücken, ist die Dicke bevorzugt in dem Bereich von 1 nm bis 20 nm, noch bevorzugter in dem Bereich 1 nm bis 10 nm.
Die Festkörperbildaufnahmevorrichtungen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen zum Beispiel bekannte Bildaufnahmevorrichtungen zum Messen, wie beispielsweise eine CCD Bildaufnahmevorrichtung, eine CMOS Bildaufnahmevorrichtung und eine bipolare Bildaufnahmevorrichtung.
Nachstehend ist ein Herstellungsprozess der Mikrolinse unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 3C beschrieben. Für den Farbfilter 6 und der Struktur unter selbigen können jene verwendet werden, die durch die bekannten Halbleitervorrichtungsherstellungsprozesse und Farbfilterherstellungsprozesse ausgebildet werden können, weshalb die detaillierte Beschreibung weggelassen werden soll.
Nach Ausbilden des Farbfilters 6, um die konkaven Abschnitte auf der Oberfläche des Farbfilters 6 aufzufüllen und selbige einzuebnen, wird die einebnende Schicht 7 auf seiner Oberfläche durch Beschichten der Oberfläche mit Acrylharz usw. ausgebildet.
Wie in 3A gezeigt ist, ist eine Schicht einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung auf der Oberfläche der einebnenden Schicht 7 ausgebildet und, nachdem die Schicht einer Musterbildung in ein rechteckiges oder kreisförmiges Muster 3a durch die Fotolithografie ausgesetzt wird, wird die gesamte Oberfläche des Harzes, die der Musterbildung ausgesetzt ist, mit ultravioletten Strahlen bestrahlt, um den lichtempfindlichen Bestandteil zu bleichen.
Dann wird, wie in 3B gezeigt ist, das Harzmuster 3a, das in der Form einer Insel ist, durch eine Wärmebehandlung heißgeschmolzen (abhängig von der Art, muss das lichtempfindliche Harz zum Zeitpunkt einer Wärmebehandlung nicht notwendigerweise eine Lichtempfindlichkeit ausüben). An diesem Punkt ist die Oberfläche der Harzinsel durch seine Oberflächenspannung gekrümmt, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist. Die Mikrolinse 3 wird zum Beispiel in der Form einer konvexen Linse unter Verwenden eines derartigen Phänomens ausgebildet.
Dann wird das ausgebildete Harz, das heißt die Mikrolinse 3, wärmebehandelt, um den flüchtigen Bestandteil, der darin enthalten ist, zu entfernen und die physikalische Festigkeit und Wärmewiderstandsfähigkeit der Mikrolinse zu verbessern, während sie mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wird. Das Polymer, das das Harz bildet, wird durch diese Behandlung dreidimensional wärmegehärtet. Die verwendete Quelle ultravioletter Strahlen ist so, dass sie zum Emittieren von Licht fähig ist, das fernes ultraviolettes Licht mit der Wellenlänge 300 nm oder auch weniger enthält. Bevorzugt wird beides, eine Bestrahlung mit Ultraviolett und eine Wärmebehandlung, in der Atmosphäre eines Inertgases, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, ausgeführt, so dass die Mikrolinse nicht oxidiert werden sollte und ihre Eigenschaften nicht geändert werden sollten.
Dann wird, wie in 3C gezeigt ist, eine leitfähige Schicht an der Oberfläche der Mikrolinse durch Vakuumverdampfung, Ionenstrahlverdampfung, Ionenplattieren oder einen Bedampfungsprozess und so weiter ausgebildet. Bevorzugt beträgt die schichtausbildende Temperatur 250°C oder weniger, bevorzugter 200°C oder weniger.
Somit kann eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit der Mikrolinse in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel produziert werden. Soweit ist die Mikrolinse in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich des Falls beschrieben worden, in dem lichtempfindliches Harz als das Startmaterial verwendet wird; ein nicht lichtempfindliches Harz kann jedoch verwendet werden, solange es geschmolzen werden kann.
Um die Oberfläche der Mikrolinse einfach zu schützen, muss die Oberfläche nur mit einer Schutzschicht versehen werden. Um jedoch die numerische Blende der Mikrolinse so viel wie möglich zu erhöhen und einfallendes Licht in einem breiten Winkelbereich einzuführen, muss der Brechungsindex des Mediums in Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche der Mikrolinse so klein wie möglich sein. Dementsprechend ist es in Wirklichkeit schwierig, eine dicke Schutzschicht auf der Oberfläche der Mikrolinse auszubilden.
Wenn eine dünne und feste Schutzschicht auf der Oberfläche der Mikrolinse ausgebildet wird, um den Verlust einer Lichtmenge zu verhindern, der an der Oberfläche der Mikrolinse durch die Reflexion von einfallendem Licht auftritt, wird die Verhinderung einer Oberflächenreflexion ein Schlüsselpunkt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann unterbunden werden, dass die Oberfläche der Mikrolinse durch Ausbilden einer lichtübertragenden leitfähigen Schicht darauf aufgeladen wird, zusätzlich kann die Oberflächenreflexion auf der Mikrolinse durch Einstellen der Dicke der leitfähigen Schicht genau entsprechend der Situation reduziert werden, wie vorstehend beschrieben ist.
Die Dicke der leitfähigen Schicht, die geeignet ist, um die Oberflächenreflexion zu reduzieren, kann auf der Grundlage des Versuchs 1, der nachstehend beschrieben ist, bestimmt werden.
(Versuch 1)
Insgesamt fünf Proben wurden vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht des gleichen Materials, wie der der Mikrolinse, die auf dem Substrat ausgebildet ist, und eine ITO-Schicht 100 nm bis 140 nm dick, die auf der Harzschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist, bestehen. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. In der Messung wurden die spektralen Reflexionsbestandteile, die aus Licht stammen, das an anderen Abschnitten als der Schnittstelle zwischen der ITO-Schicht und des Harzes reflektiert wurden, getrennt gemessen und die Werte der Bestandteile wurden von dem gemessenen Wert des spektralen Reflexionsgrads abgezogen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der ITO-Schichtdicke für jede Probe ist in 4 gezeigt.
Ferner wurden insgesamt sechs Proben vorbereitet, die aus einem Nichtalkaliglassubstrat, einer Harzschicht des gleichen Materials, wie das der Mikrolinse, die auf dem Substrat ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 1 nm bis 30 nm bestehen, die auf der Harzschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet worden sind. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. In der Messung wurden die spektralen Reflexionsbestandteile, die aus Licht stammen, das an den anderen Abschnitten als der Schnittstelle zwischen der ITO-Schicht und dem Harz reflektiert wurden, getrennt gemessen und die Werte der Bestandteile wurden von den gemessenen Werten des spektralen Reflexionsgrads abgezogen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der ITO-Schichtdicke für jede Probe ist in 5 gezeigt.
Wie aus 5 offensichtlich ist, betrug, wenn die Dicke der ITO-Schicht 1 bis 5 nm betrug, der Reflexionsgrad ungefähr 6 % oder weniger über eine Bandbreite von sichtbaren Strahlen. Da der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche des Mikrolinsenmaterials vor der Ausbildung der ITO-Schicht 5,2 % bis 6,0 % in der Bandbreite von 400 nm bis 700 nm betrug, betrug die Erhöhung eines Reflexionsgrads durch die Ausbildung der ITO-Schicht ungefähr 1 % oder weniger.
In dem Fall einer Referenzprobe, die eine ITO-Schicht mit einer Dicke (λ/4 Schicht) äquivalent zu den Antireflexionserfordernissen, die durch das optische Berechnen berechnet wurden, auf ihrer Harzschicht ausgebildet hatte, betrug der Reflexionsgrad in dem gesamten Bereich sichtbarer Strahlen mehr als 10 Dementsprechend kann gesagt werden, dass bei Proben, die eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 1 nm bis 20 nm haben, ihr Reflexionsgrad bei den sichtbaren Wellenlängen verglichen mit der Referenzprobe zufriedenstellend niedrig war.
Bei Proben, die eine ITO-Schicht von einer Dicke von 5 nm oder weniger haben, da der Reflexionsgrad in dem gesamten Bereich sichtbarer Strahlen viel niedriger war, kann eine gute Prozessbegrenzung für die Veränderungen in der Schichtdicke vorgesehen werden. Dies ist sehr vorteilhaft hinsichtlich des Herstellungsprozesses von Mikrolinsen.
Es gab keine offensichtliche Verschlechterung von optischen Eigenschaften der Mikrolinse selber, sogar obwohl eine lichtübertragende leitfähige Schicht darauf vorgesehen war.
Die Anhaftung von Staubpartikeln auf der Oberfläche der Mikrolinse muss so gut wie möglich vermieden werden, da sie direkt mit schlechten Produkten verbunden ist. Ferner wird, wenn die Pixelgröße reduziert wird, um die Miniaturisierung von Chips und einer Anordnung einer großen Zahl von Pixeln auf einem einzigen Chip zu erzielen, die Größe der Staubpartikel, die die Bildfühlergebnisse beeinflussen, klein, wenn die Pixelgröße reduziert wird. Dementsprechend sollte die Mikrolinse eine Konstruktion haben, so dass sogar feinen Staubpartikeln nicht erlaubt ist, darauf leicht anzuhaften, und zusätzlich, sogar falls Staubpartikel darauf anhaften, es erlaubt ist, sie durch Reinigen leicht zu entfernen.
In nachstehend beschriebenen Versuch 2 wurde die Beständigkeit gegenüber einem Einfluss mit einem Reinigen der Mikrolinse untersucht.
(Versuch 2)
Die Beständigkeit gegenüber einem Einfluss mit einem Reinigen der Proben, die in dem Versuch 1 vorbereitet wurden, wurde durch Eintauchen von ihnen in verschiedene Arten von Reinigungsfluiden untersucht. Und es wurde gefunden, dass sie eine ausreichende Beständigkeit gegenüber allgemein verwendeten organischen Lösungsmitteln, nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln und Wasser hatten.
Wie vorstehend in Einzelheiten beschrieben ist, ist gemäß der Festkörperbildaufnahmevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels erlaubt, dass die Oberfläche der Mikrolinse, leitfähig ist, wodurch die Anhaftung von Staubpartikeln durch statische Elektrizität verhindert werden kann. Zusätzlich kann, falls die Dicke der lichtübertragenden leitfähigen Schicht, wie vorstehend beschrieben ist, genau ausgewählt wird, der Oberflächenreflexionsgrad auf nahezu das gleiche Niveau wie dem der Mikrolinse ohne einer derartigen leitfähigen Schicht beschränkt werden.
Ferner sind gemäß dem Herstellungsprozess der Festkörperbildaufnahmevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels die Mikrolinsen einer UV-Härtebehandlung vor einem Ausbilden einer lichtübertragenden leitfähigen Schicht darauf ausgesetzt, wodurch der flüchtige Bestandteil der Mikrolinsen selber entfernt werden kann und die Wärmewiderstandsfähigkeit und mechanische Festigkeit derselbigen verbessert werden kann. Als ein Ergebnis kann die zulässige Schichtausbildungstemperatur zum Zeitpunkt einer Ausbildung einer leitfähigen Schicht erhöht werden. Die erhöhte Schichtausbildungstemperatur ermöglicht die Verbesserung der leitfähigen Schicht hinsichtlich beidem, Qualität und Anhaftung an der Oberfläche der Mikrolinse. Ferner ist durch die verbesserte mechanische Festigkeit der Mikrolinsen selber ihre Beständigkeit gegenüber einem Einfluss eines Reinigens ebenso verbessert.
(Ausführungsbeispiel 2)
Das nachstehende Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die einen lichtempfangenden Abschnitt zum Ausführen einer lichtelektrischen Umwandlung und Mikrolinsen hat, die an der Oberseite des lichtempfangenden Abschnitts vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche jeder Mikrolinse mit einer lichtübertragenden leitfähigen Schicht ebenso wie mit einer Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex als dem des Bestandteils der vorstehenden Mikrolinsen beschichtet ist.
Bezug nehmend auf 6 ist eine schematische Schnittansicht einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen lichtempfangenden Abschnitt als einen lichtelektrischen Wandler, wie beispielsweise eine Fotodiode und ein Fototransistor, ein Bezugszeichen 2 eine einebnende Schicht, die auf einer groben Oberfläche ausgebildet ist, die aus Elektroden oder einer Verdrahtung ausgebildet ist, zum Vorsehen einer ebenen Fläche, ein Bezugszeichen 3 eine Mikrolinse zum Bündeln eines Lichtstrahls, ein Bezugszeichen 6 einen Farbfilter mit einer Kombination von Farblagen, die jeweils die Farben ausgewählt aus Rot (R), Grün (G), Blau (B), Gelb (Y), Cyan (C) und Magenta (M) zeigen, und ein Bezugszeichen 7 eine einebnende Schicht, die auf dem Farbfilter 6 ausgebildet ist.
Ein Bezugszeichen 17 bezeichnet eine abschirmende Schicht, die ausgebildet ist, um zu verhindern, dass Licht in die anderen Abschnitte als die lichtempfangenden Abschnitte eintritt, ein Bezugszeichen 18 eine Dünnschicht zur Isolierung von Lage zu Lage, die zwischen der vertikal benachbarten Verdrahtung und zwischen der Verdrahtung und der abschirmenden Schicht vorgesehen ist, und ein Bezugszeichen 20 eine Elektrode oder eine Verdrahtung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 8 mit einem niedrigerem Brechungsindex als dem des Bestandteils der Mikrolinse auf der Oberfläche der Mikrolinse 3 zum Verhindern der Verringerung einer Quanteneffizienz durch die Lichtreflexion vorgesehen. Ferner ist eine lichtübertragende leitfähige Schicht 5 auf der Mikrolinse 3 vorgesehen, wodurch erlaubt ist, dass die Mikrolinse kaum aufgeladen wird. Somit kann die Anhaftung von Staubpartikeln auf der Mikrolinse 3 verhindert werden.
Die Mikrolinse besteht zum Beispiel aus einem gehärteten lichtempfindlichen Harz, wie beispielsweise einen Positivfotolack und ihr Brechungsindex beträgt 1,5 bis 1,7.
Die lichtübertragende leitfähige Schicht 5 kann aus einem Leiter oder einem Halbleiter mit niedrigem Widerstand mit einer für das Licht (elektromagnetischen Welle), die durch den lichtempfangenden Abschnitt 1 empfangen werden soll, notwendigen Durchlässigkeit. Die konkreten Beispiele umfassen zum Beispiel Zinnoxid, Indiumoxid, ITO (Indium-Zinn-Oxid), Zinkoxid, CTO (Cadmium-Zinn-Oxid) und Iridiumoxid. Metalldünnschichten, wie beispielsweise Gold, können ebenso verwendet werden. Ferner kann die lichtübertragende leitfähige Schicht 5 eine Schicht sein, deren Hauptbestandteil Kohlenstoff ist.
Bevorzugt ist die Dicke der lichtübertragenden leitfähigen Schicht 5 in dem Bereich von 1 nm bis 20 nm ausgewählt. Um die Lichtreflexion auf der Oberfläche der Mikrolinse zu unterdrücken, ist die Dicke bevorzugt in dem Bereich von 1 nm bis 20 nm, und bevorzugter in dem Bereich von 1 nm bis 10 nm.
Bevorzugt ist die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 8 zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung eine Schicht aus zum Beispiel Siliziumoxid, Magnesiumfluorid, Aluminiumfluorid und Aluminiummagnesiumfluorid mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,3 bis 1,5 und einer Dicke von 10 nm bis 130 nm.
Die Festkörperbildaufnahmevorrichtungen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen zum Beispiel bekannte Bildaufnahmevorrichtungen, wie beispielsweise eine CCD-Bildaufnahmevorrichtung, eine CMOS-Bildaufnahmevorrichtung und eine bipolare Bildaufnahmevorrichtung.
Nachstehend ist ein Herstellungsprozess der Mikrolinse unter Bezugnahme auf 7A, 7B, 7C und 7D beschrieben. Für den Farbfilter 6 und die Struktur unter selbigen, können diese, welche durch die bekannten Halbleitervorrichtungsherstellungsprozesse und Farbfilterherstellungsprozesse ausgebildet werden können, verwendet werden, weshalb die detaillierte Beschreibung weggelassen werden soll.
Nach einem Ausbilden des Farbfilters 6, um die konkaven Abschnitte auf der Oberfläche des Farbfilters 6 aufzufüllen und selbige einzuebnen, wird die einebnende Schicht 7 auf deren Oberfläche durch Beschichten der Oberfläche mit Acrylharz usw. ausgebildet.
Wie in 7A gezeigt ist, wird eine Schicht aus einer lichtempfindlichen Harzzusammensetzung auf der Oberfläche der einebnenden Schicht 7 ausgebildet und danach wird die Schicht einer Musterausbildung in ein rechteckiges oder kreisförmiges Muster 3a durch die Fotolithografie ausgesetzt, wobei die gesamte Oberfläche des Harzes, das einer Musterausbildung ausgesetzt worden ist, mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wird, um den lichtempfindlichen Bestandteil zu bleichen.
Dann wird, wie in 7B gezeigt ist, das Harzmuster 3a, das in der Form einer Insel ausgebildet ist, durch eine Wärmebehandlung heißgeschmolzen (abhängig von der Art übt das lichtempfindliche Harz nicht notwendigerweise eine Lichtempfindlichkeit zum Zeitpunkt einer Wärmebehandlung aus). Bei diesem Punkt wird die Oberfläche der Harzinsel durch ihre Oberflächenspannung gekrümmt, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist. Die Mikrolinse 3 wird zum Beispiel in der Form einer konvexen Linse unter Verwendung eines derartigen Phänomens ausgebildet.
Dann wird das ausgebildete Harz, das heißt die Mikrolinse 3, wärmebehandelt, während es mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wird, um den flüchtigen Bestandteil, der darin enthalten ist, zu entfernen und seine physikalische Festigkeit und seine Wärmebeständigkeit zu verbessern. Das Polymer, das das Harz bildet, wird durch diese Behandlung dreidimensional wärmegehärtet. Die verwendete Quelle ultravioletter Strahlen ist so, dass sie zum Emittieren von fernen ultravioletten Strahlen mit einer Wellenlänge von 300 nm oder auch geringer fähig ist. Bevorzugt wird beides, eine Bestrahlung mit Ultraviolett und eine Wärmebehandlung, in der Atmosphäre eines Inertgases, wie beispielsweise Stickstoff und Agon ausgeführt, so dass die Mikrolinse nicht oxidiert werden sollte und ihre Eigenschaften nicht verändert werden sollten.
Wie in 7C gezeigt ist, wird die Schicht mit niedrigem Brechungsindex 8 auf der Oberfläche der Mikrolinse 3 durch Vakuumverdampfung, Ionenstrahlverdampfung, Ionenplattieren oder einem Aufdampfprozess ausgebildet. Bevorzugt beträgt die schichtausbildende Temperatur 250°C oder weniger, bevorzugter 200°C oder weniger.
Dann wird ebenso, wie in 7D gezeigt ist, die leitfähige Schicht 5 auf der Oberfläche der Mikrolinse durch die Vakuumverdampfung, die Ionenstrahlverdampfung, das Ionenplattieren oder den Aufdampfprozess ausgebildet. Bevorzugt beträgt die schichtausbildende Temperatur 250°C oder weniger, bevorzugter 200°C oder weniger.
Somit kann eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit den Mikrolinsen in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel hergestellt werden.
Um die Oberfläche der Mikrolinse einfach zu schützen, muss die Oberfläche nur mit einer Schutzschicht versehen werden. Um jedoch die numerische Blende der Mikrolinse so weit wie möglich zu erhöhen und einfallendes Licht in einem breiten Winkelbereich einzuführen, ist es erforderlich, dass der Brechungsindex des Mediums in Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche der Mikrolinse so klein wie möglich ist. Dementsprechend ist es in Wirklichkeit schwierig, eine dicke Schutzschicht auf der Oberfläche der Mikrolinse auszubilden.
Wenn eine dünne oder starke Schutzschicht auf der Oberfläche der Mikrolinse ausgebildet wird, um den Verlust einer Lichtmenge zu verhindern, der an der Oberfläche der Mikrolinse durch die Reflexion von einfallendem Licht auftritt, wird ein Auswählen des Materials der Schutzschicht und der Dicke derselbigen angesichts der Verhinderung einer Oberflächenreflexion ein Schlüsselpunkt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann unterbunden werden, dass die Oberfläche der Mikrolinse durch Ausbilden einer lichtübertragenden leitfähigen Schicht darauf aufgeladen wird, und zusätzlich kann die Oberflächenreflexion auf der Mikrolinse durch Ausbilden einer Schicht, die aus einem Material mit einem niedrigerem Brechungsindex als dem der Mikrolinse besteht, und richtiges Einstellen der Dicke der Schicht, wie vorstehend beschrieben ist, reduziert werden.
Die Dicke der leitfähigen Schicht, die geeignet ist, um die Oberflächenreflexion zu reduzieren, kann auf der Grundlage der nachstehend beschriebenen Untersuchungen bestimmt werden.
(Versuch 3)
Sechs Proben insgesamt wurden vorbereitet, die aus einem Nichtalkaliglassubstrat, einer Harzschicht des gleichen Materials, wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem vorstehenden Substrat ausgebildet ist, einer Aluminiumfluoridschicht mit einer Dicke von 76 nm bis 96 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm besteht, die auf der Aluminiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad wurde auf der Oberfläche jeder Probe gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke des Aluminiumfluorids und der ITO-Schichten für jede Probe ist in 8 gezeigt.
Ferner wurden insgesamt sechs Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht des gleichen Materials wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Aluminiumfluoridschicht mit einer Dicke von 76 nm bis 94 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 3 nm besteht, die auf der Aluminiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad wurde auf der Oberfläche jeder Probe gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke des Aluminiumfluorids und der ITO-Schichten für jede Probe ist in 9 gezeigt.
Ferner wurden insgesamt fünf Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Aluminiumfluoridschicht mit einer Dicke von 72 nm bis 88 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 5 nm besteht, die auf der Aluminiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad wurde an der Oberfläche jeder Probe gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Aluminiumfluoridschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 10 gezeigt.
Es ist aus diesen Versuchen offensichtlich, dass der Reflexionsgrad jeder Probe 2,8 % oder weniger in dem gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen (in diesem Fall 400 nm bis 700 nm) beträgt, er 1,3 % oder weniger in dem gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen betragen kann, falls eine Optimierung ausgeführt wird, und dass er auf 0,2 % oder weniger bei einer Wellenlänge von 550 nm beschränkt werden kann.
11 zeigt die Dicke der Aluminiumfluorid- und ITO-Schichten, wenn der maximale Reflexionsgrad Rmax in dem gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen 5 % und 3 % beträgt. Unter Berücksichtigung, dass der maximale Reflexionsgrad der Mikrolinsen vor der Ausbildung dieser Schichten 5,2 % bis 6,0 % beträgt, ist es offensichtlich, dass es eine breite Vielfalt von Alternativen für die Schichtdicke, die den maximalen Reflexionsgrad Rmax erlaubt, bei 5 % oder weniger gibt und die Zahl der Alternativen für die Konstruktion und Herstellung der Mikrolinse groß ist.
(Versuch 4)
Insgesamt wurden sechs Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Magnesiumfluoridschicht mit einer Dicke von 70 nm bis 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm besteht, die auf der Magnesiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Relexionsgrad wurde auf der Oberfläche jeder Probe gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Magnesiumfluoridschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 12 gezeigt.
Dann wurden insgesamt sechs Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Magnesiumfluoridschicht mit einer Dicke von 60 nm bis 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 3 nm besteht, die auf der Magnesiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad von der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Magnesiumfluoridschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 13 gezeigt.
Ferner wurden insgesamt fünf Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Magnesiumfluoridschicht mit einer Dicke von 70 nm bis 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 5 nm besteht, die auf der Magnesiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Magnesiumfluoridschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 14 gezeigt.
Es ist aus diesen Versuchen offensichtlich, dass der Reflexionsgrad jeder Probe in dem gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen (in diesem Fall 400 nm bis 700 nm) 3,5 % oder weniger beträgt, er kann 1,7 % oder weniger in den gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen betragen, falls eine Optimierung ausgeführt wird, und er kann auf 0,8 % oder weniger bei einer Wellenlänge von 550 nm beschränkt werden.
15 zeigt die Dicke der Magnesiumfluoridschicht und der ITO-Schicht, wenn der maximale Reflexionsgrad in dem gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen 5 % und 3 % beträgt. Unter Berücksichtigung, dass der maximale Reflexionsgrad der Mikrolinse vor der Ausbildung dieser Schichten 5,2 % bis 6,0 % beträgt, ist es offensichtlich, dass es eine breite Vielfalt von Alternativen für die Schichtdicke, die den maximalen Reflexionsgrad von 5 % oder weniger erlaubt, gibt und die Zahl der Alternativen für die Konstruktion und Herstellung der Mikrolinse groß ist.
(Versuch 5)
Insgesamt sechs Proben wurden vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 40 nm bis 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Aufdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm besteht, die auf der Siliziumoxidschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Siliziumoxidschicht und der ITO-Schicht für die Probe ist in 16 gezeigt.
Dann wurden insgesamt sechs Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem, aus dem die Mikrolinse auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 50 nm bis 100 nm, die auf der Harzschicht durch den Aufdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 3 nm besteht, die auf der Aluminiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Siliziumoxidschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 17 gezeigt.
Ferner wurden insgesamt sechs Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem der Mikrolinse, die auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 40 nm bis 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 5 nm besteht, die auf der Siliziumoxidschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Siliziumoxidschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 18 gezeigt.
Es ist aus diesen Versuchen offensichtlich, dass der Reflexionsgrad von jeder Probe in dem gesamten Bereich sichtbarer Strahlen (in diesem Fall 400 nm bis 700 nm) 4,7 % oder weniger beträgt, er in dem gesamten Bereich der sichtbaren Strahlen 2,7 % oder weniger betragen kann, falls eine Optimierung ausgeführt wird, und dass er bei einer Wellenlänge von 550 nm auf 2,0 % oder weniger beschränkt werden kann.
Ferner wurden insgesamt fünf Proben vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem der Mikrolinse, die auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 10 nm bis 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 10 nm besteht, die auf der Siliziumoxidschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist. Der spektrale Reflexionsgrad der Oberfläche jeder Probe wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem spektralen Reflexionsgrad und der Dicke der Siliziumoxidschicht und der ITO-Schicht für jede Probe ist in 19 gezeigt.
In diesem Fall ist die Dicke der Siliziumoxidschicht bevorzugt mit 30 nm bis 70 nm ausgewählt. 20 zeigt die Dicke der Siliziumoxidschicht und der ITO-Schicht, wenn der maximale Reflexionsgrad in dem gesamten Bereich sichtbarer Strahlen 5 % und 3 % beträgt. Unter Berücksichtigung, dass der maximale Reflexionsgrad der Mikrolinse vor der Ausbildung dieser Schichten 5,2 % bis 6,0 % beträgt, ist es offensichtlich, dass es eine breite Vielfalt von Alternativen für die Schichtdicke gibt, die den maximalen Reflexionsgrad von 5 % oder weniger erlaubt, und die Zahl der Alternativen für die Konstruktion und Herstellung der Mikrolinse groß ist.
(Versuch 6)
Die gegenwärtigen Erfinder hatten eine Probe vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem der Mikrolinse, die auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Magnesiumfluoridschicht mit einer Dicke von 90 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumaufdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm besteht, die auf der Magnesiumfluoridschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist.
Die Oberfläche jeder Probe wurde mit Licht mit Wellenlängen von 400 nm, 550 nm und 700 nm bestrahlt, während der Einfallwinkel (ein Winkel mit einer Neigung zu der Senkrechten der Probenoberfläche) innerhalb dem Bereich von 0 Grad bis 40 Grad variiert wurde, und die Einfallwinkelabhängigkeit des Reflexionsgrads wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 21 gezeigt.
Dann wurde eine Probe vorbereitet, die aus einem nichtalkalischen Glassubstrat, einer Harzschicht aus dem gleichen Material wie dem der Mikrolinse, die auf dem Substrat ausgebildet ist, einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 80 nm, die auf der Harzschicht durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet ist, und einer ITO- Schicht mit einer Dicke von 2 nm besteht, die auf der Siliziumoxidschicht durch den Aufdampfprozess ausgebildet ist.
Die Oberfläche der Probe wurde mit Licht mit Wellenlängen von 400 nm, 550 nm und 700 nm bestrahlt, während der Einfallwinkel (ein Winkel mit einer Neigung zu der Normalen der Probenoberfläche) innerhalb des Bereichs von 0 Grad bis 40 Grad variiert wurde, und die Einfallwinkelabhängigkeit des Reflexionsgrads wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in 22 gezeigt.
In dem Fall von zum Beispiel der Festkörperbildaufnahmevorrichtung von Kameras muss sie manchmal Licht empfangen, die in einem breiten Einfallswinkelbereich einfällt. Daher ist eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung bevorzugt, deren Reflexionsgrad eine kleine Einfallswinkelabhängigkeit aufweist. In diesem Versuch war die Variation des Reflexionsgrads innerhalb des Bereichs von 1 % oder weniger, was anzeigt, dass der Reflexionsgrad der Proben bevorzugt ist.
Wie vorstehend in Einzelheiten beschrieben ist, kann gemäß der Festkörperbildaufnahmevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels die Oberfläche der Mikrolinsen leitfähig sein, wodurch die Anhaftung von Staubpartikeln durch statische Elektrizität verhindert werden kann. Zusätzlich kann, falls die Dicke der lichtübertragenden leitfähigen Schicht richtig, wie vorstehend beschrieben, ausgewählt wird, der Oberflächenreflexionsgrad auf nahezu das gleiche Niveau wie dem der Mikrolinse ohne einer derartigen leitfähigen Schicht beschränkt werden.
Zusätzlich ist eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex mit einem niedrigeren Brechungsindex als dem des Bestandteils der Mikrolinse auf der Oberfläche der Mikrolinse vorgesehen, wodurch der Oberflächenreflexionsgrad verringert werden kann.
Ferner sind gemäß dem Herstellungsprozess der Festkörperaufnahmevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels die Mikrolinsen einer UV-Härtebehandlung ausgesetzt, bevor eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex und eine lichtübertragende leitfähige Schicht darauf ausgebildet werden, wodurch der flüchtige Bestandteil der Mikrolinsen selber entfernt werden kann und die Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit derselbigen verbessert werden kann. Als ein Ergebnis kann die zulässige Schichtausbildungstemperatur zur Zeit einer Ausbildung der Schicht mit niedrigem Brechungsindex und der leitfähigen Schicht erhöht werden. Die erhöhte Schichtausbildungstemperatur ermöglicht die Verbesserung der leitfähigen Schicht hinsichtlich beidem, der Qualität und der Anhaftung an der Oberfläche der Mikrolinse. Ferner ist durch die verbesserte mechanische Festigkeit ihre Beständigkeit gegenüber einem Einfluss eines Reinigens ebenso verbessert.
(Ausführungsbeispiel 3)
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen 1 und 2 wurde auf der Oberfläche einer Mikrolinse 3 eine leitfähige Schicht 5 aus dem von dem der Mikrolinse verschiedenen Startmaterial ausgebildet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Oberfläche durch Modifizieren der Oberfläche einer Mikrolinse 3 erhalten.
Um die leitfähige Oberfläche zu erhalten, wird die Oberfläche der Mikrolinse 3 Inertgasionen, wie beispielsweise Stickstoff und Argon, ausgesetzt, um den Oberflächenabschnitt in eine oberflächenmodifizierte leitfähige Lage zu ändern.
Da der Leitungswiderstand des Materials der Mikrolinse ungefähr 10⁶ Ω·cm beträgt, kann der Leitungswiderstand von Mehrfachen von Zehn Ω·cm auf Mehrfache von Hundert Ω·cm durch Steuern der Dosis der Ionen und der Exponierenergie gesenkt werden.
Dementsprechend kann die Oberfläche der Mikrolinse, die den vorstehend beschriebenen Flächenwiderstand aufweist, erhalten werden.
Das Vorhandensein der oberflächenmodifizierten Lage kann durch SIMS bekannt sein.
Für die andere Konstruktion und die anderen Komponenten gelten für dieses Ausführungsbeispiel die Ausführungsbeispiele 1 und 2.
(Ausführungsbeispiel 4)
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine leitfähige Schicht, die Kohlenstoff als einen Hauptbestandteil enthält, auf der Oberfläche einer Mikrolinse 3 ausgebildet.
Eine DLC-Dünnschicht und eine amorphe Kohlenstoffschicht (a-C-Schicht) kann als die leitfähige Schicht 5 der vorliegenden Erfindung durch Dotieren von Innen mit Dotiermitteln, wie beispielsweise Bor, Phosphor und Fluor verwendet werden.
Sogar eine nichtdotierte DLC-Dünnschicht oder a-C-Schicht können als die leitfähige Schicht 5 der vorliegenden Erfindung durch Steuern das Anteils einer sp²-Bindung verwendet werden.
Wenn eine leitfähige Schicht, die Kohlenstoff als einen Hauptbestandteil enthält, durch zum Beispiel das Plasma CVD-Verfahren ausgebildet wird, wird das verbesserte Plasma CVD-System mit parallelen Plattenelektroden und einer Mikrowellenversorgung bevorzugt verwendet.
Die Mikrolinse wird an einer Elektrode montiert, die parallele Plattenelektroden bildet, und eine RF-Leistung wird an den parallelen Plattenelektroden angelegt, während Kohlenstoff enthaltendes Gas und, falls notwendig, Wasserstoffgas und ebenso Inertgas zugeführt werden. Zur gleichen Zeit wird Mikrowellenenergie zwischen den parallelen Plattenelektroden durch ein Mikrowellen übertragendes dielektrisches Fenster zugeführt, das an der Seitenwand einer Kammer vorgesehen ist, um die Ionisierung der Gase zu beschleunigen.
Die Eigenschaften der DLC-Dünnschicht können abhängig von den bildausbildenden Bedingungen breit variieren und um die Eigenschaften für die vorliegende Erfindung verfügbar zu erhalten, ist es notwendig, die Eigenschaften auszuwählen, während auf ihre spektrale Durchlässigkeit und elektrische Leitfähigkeit geachtet wird. In vielen Fällen werden die durch die spektrale Durchlässigkeit und die elektrische Leitfähigkeit gegeneinander ausgetauscht, wenn die Eigenschaften der DLC-Dünnschicht gesteuert werden. In diesem Ausführungsbeispiel wählten die gegenwärtigen Erfinder als die Maßnahmen der Eigenschaften der DLC-Dünnschicht den Anteil von jedem Bindungstyp (sp²- und sp³-Bindungen) zwischen den Kohlenstoffatomen, die die DLC-Dünnschicht bilden, und deren Wasserstoffgehalt. Nach einer Untersuchung von verschiedenen Arten von DLC-Dünnschichten haben die gegenwärtigen Erfinder gefunden, dass es notwendig ist, dass der Anteil der sp³-Bindung größer als der der sp²-Bindung ist und der Wasserstoffatomgehalt der Schicht 20 Atom-% oder weniger beträgt.
Eine leitfähige DLC-Dünnschicht, in der der Anteil der sp³-Bindung größer als der der sp²-Bindung ist, kann zum Beispiel durch Strömen von 16 sccm CH₄-Gas als Kohlenstoff enthaltendes Gas und 4 sccm Ar-Gas bei Halten des Drucks innerhalb der Kammer bei 6,7 Pa und Zuführen einer von 100 W RF-Leistung (13,56 MHz) und 300 W Mikrowellenleistung (2,45 GHz) ausgebildet werden.
Das Verhältnis von sp²-Bindung zu sp³-Bindung kann durch das Verhältnis einer Spitzenintensität bei 1350 nm^–1 (korrespondierend zu einer sp²-Bindung) zu einer Spitzenintensität bei 1550 nm^–1 (korrespondierend zu einer sp³-Bindung) bekannt sein, falls die erhaltene DLC-Dünnschicht durch die Ramanspektroskopie untersucht wird.
Wenn der Ionenstrahlaufdampfprozess verwendet wird, um eine leitfähige Schicht, die Kohlenstoff als einen Hauptbestandteil enthält, auszubilden, ermöglicht ein Optimieren der Ionenenergie des Kohlenstoffionenstrahl die Ausbildung einer leitfähigen DLC-Dünnschicht, in der der Anteil der sp³-Bindung größer als der der sp²-Bindung ist.
Eine derartige leitfähige DLC-Dünnschicht kann zum Beispiel durch Verwenden von C₆H₆ unter Halten des Drucks bei 0,1 Pa und Anlegen einer Substratvorspannung von –1000 V oder mehr ausgebildet werden.
In der vorliegenden Erfindung beträgt der Wasserstoffgehalt der leitfähigen Schicht 20 Atom-% oder weniger.
Der Wasserstoffgehalt kann auf 20 Atom-% oder weniger durch Verringern der Durchflussrate von CH₄ und H₂, wenn der Plasma-CVD-Prozess verwendet wird und durch Erhöhen der Substratvorspannung, wenn der Ionenstrahlaufdampfprozess verwendet wird, verringert werden.
Der Wasserstoffgehalt kann durch das FT-IR-Verfahren analysiert werden.
Beispiele
(Beispiel 1)
Nachstehend ist ein erstes Beispiel der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten in Bezug auf 3 beschrieben.
Eine 6-Zoll Siliziumscheibe als ein Halbleitersubstrat wurde vorbereitet, um eine CMOS-Festkörperbildausbildungsvorrichtung auszubilden.
Ein Farbfilter wurde auf dem Halbleitersubstrat durch das bekannte Verfahren ausgebildet und dann wurde, um die groben Abschnitte der Oberfläche des Farbfilters einzuebnen, die Oberfläche mit Acrylharz beschichtet, um eine einebnende Schicht 2 auszubilden.
Die Oberfläche der einebnenden Schicht 2 wurde mit einem i-Line-Positivfotolack beschichtet, einer Einwirkung mit einem Ausrichter ausgesetzt und entwickelt, um ein rechteckiges Fotolackmuster 3a auszubilden. Dann wurde die gesamte Fläche, an der das Muster 3a ausgebildet worden ist, mit ultravioletten Strahlen bei 2000 mJ/cm² bestrahlt, um den Lack zu bleichen, dann wurde das Muster 3a erwärmt, um den Harzbestandteil desselbigen heiß zu schmelzen. Das geschmolzene Harz wurde durch seine Oberflächenspannung in eine Mikrolinse 3 ausgebildet, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist.
Dann wurde die ausgebildete Mikrolinse 3 in ein Inertgas, das aus Stickstoff besteht, gesetzt und erwärmt, während es mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wurde, um gehärtet zu werden, um den flüchtigen Bestandteil zu entfernen, der darin enthalten ist, und ihre physikalische Festigkeit und ihre Wärmebeständigkeit zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Bestrahlung mit Ultraviolett bei einer Lichtintensität von 10 mW/cm² während den ersten 15 Sekunden dann bei einer Lichtintensität von ungefähr 800 mW/cm² ausgeführt.
Der Anfangsbestrahlungsprozess bei einer niedrigen Lichtintensität war der Prozess zum Zulassen, dass die Mikrolinse eine kleine Menge an flüchtigen Bestandteil, die darin verbleibt, und/oder den flüchtigen Bestandteil, der durch die Bestrahlung mit Ultraviolett und durch die Wärmegenerierung, die die Bestrahlung begleitet, erzeugt wurde, gemäßigt verbreitet und emittiert. Und die Mikrolinse wurde erwärmt, wobei ihr Halbleitersubstrat auf einer heißen Platte platziert wurde, während die Temperatur der heißen Platte von 90°C beim Start einer Bestrahlung mit Ultraviolett auf die maximale Temperatur von 220°C in 1,5°C/s-Schritten erhöht wurde.
Nach einem Härten der Mikrolinse 3 wurde eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm als eine leitfähige Schicht auf der Oberfläche der Mikrolinse durch den Aufdampfprozess ausgebildet. Die schichtausbildende Temperatur betrug 200°C.
Drei Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die mit einer Mikrolinse ausgestattet ist, wurden durch die vorstehenden Prozesse vorbereitet.
Der gemessene Wert des Flächenwiderstands der Mikrolinse betrug ungefähr 4 kΩ/Quadrat.
Wenn die Dicke der ITO-Schicht 15 nm betrug, betrug der Flächenwiderstand der Mikrolinse ungefähr 300 Ω/Quadrat.
Es wurde zugelassen, dass die ITO-Schicht eine ausreichende Leitfähigkeit hat, um ein Aufladen durch statische Elektrizität an der Oberfläche der Mikrolinse zu verhindern.
Drei Scheiben (Bezugsproben) der Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik, die mit einer Mikrolinse ausgestattet ist, dessen Harzoberfläche exponiert war, wurden getrennt vorbereitet.
Die Scheiben mit der Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit der darauf in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildeten Mikrolinse und die Scheiben als Referenzproben wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche gelassen und die Zahl von Staubpartikeln, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurden gemessen. Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe mit 0,5 μm oder größer im Durchmesser, die an der Scheibenoberfläche anhafteten, betrug in diesem Ausführungsbeispiel 2,0, wobei andererseits die der Staubpartikel, die an der Scheibenoberfläche der Referenzproben anhafteten, ungefähr 12 betrug.
Ferner wurden die Scheiben dieses Beispiels und die Referenzproben, die vorstehend beschrieben sind, in entsprechende leitfähige Scheibenkassetten geladen, die Kassetten wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche in einem Zustand gelassen, in dem die lichtübertragende leitfähige Schicht auf der Oberfläche der Mikrolinse und die Scheibenkassette kurzgeschlossen wurden, und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe, die auf den Referenzproben anhaften, betrug ungefähr 12, wobei andererseits die der Staubpartikel, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, 1,0 oder weniger betrug.
Dann wurde, wenn die vorstehenden Scheiben einer Ultraschallreinigung in einer wässrigen Lösung mit oberflächenaktivem Mittel ausgesetzt wurden, in den Scheiben der Referenzproben eine Trübung, das heißt, eine Verschlechterung auf der Oberfläche einiger Mikrolinse beobachtet. In den Scheiben dieses Beispiels wurde jedoch keine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet und es war auch kein Abschälen der ITO-Schicht vorhanden.
Nach einem Passieren der Scheiben dieses Beispiels durch Nachprozesse, das heißt einem Trennsägeprozess und einem Verpackungsprozess, wurde die Zahl der Staubpartikel, die darauf anhafteten, gemessen und es wurde gefunden, dass die Zahl kaum gestiegen ist.
Die Wirkung eines Verringerns einer Staubpartikelanhaftung wird durch Ausführen des Untersuchungsprozesses, des Trennsägeprozesses, einer Chiphandhabung nach dem Trennsägeprozess und dem Verpackungsprozess während einem Fixieren der Oberfläche der Scheibe oder des Chips an einem Massepotenzial größer gemacht, da das Oberflächenpotenzial auf einen gewünschten Wert fixiert ist.
In der Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit der in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildeten Mikrolinse kann, genau bevor sie mit dem schützenden Glas oder dem transparentem Harz einer Verpackung bedeckt wird, ihre Chipoberfläche (Oberfläche der lichtübertragenden leitfähigen Schicht auf der Mikrolinse) einem stärkeren Reinigen als dem gegenwärtig durchgeführtem ausgesetzt werden.
In diesem Beispiel wurde genau vor der Oberflächenkapselung die Untersuchung der Chipoberfläche tatsächlich ausgeführt, um das Vorhandensein von Staubpartikeln zu bestätigen, und dann wurde, nach einem Passieren des Chips durch einen Reinigungsprozess mit einem Reinigungsfluid, das ein oberflächenaktives Mittel enthält, die Oberflächenuntersuchung wieder ausgeführt. Als ein Ergebnis wurde beobachtet, dass alle Staubpartikel entfernt wurden und es keine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse gab. Daher ist gefunden worden, dass in der Mikrolinse der vorliegenden Erfindung, sogar wenn Staubpartikel auf ihrer Oberfläche anhaften, sie durch Reinigen entfernt werden können, was zu einer Verbesserung der Ausbeute beiträgt.
(Beispiel 2)
Nachstehend ist ein zweites Beispiel der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben.
Das Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel 1 nur darin, dass eine Strahlung mit Ultraviolett in der thermischen Härtebehandlung, die nach einem Schmelzen des Fotolackmusters durchgeführt wurde, nicht ausgeführt wurde.
Eine 6-Zoll Siliziumscheibe als ein Halbleitersubstrat wurde vorbereitet, um eine CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auszubilden.
Ein Farbfilter wurde auf dem Halbleitersubstrat durch das bekannte Verfahren ausgebildet und dann wurde die Oberfläche des Farbfilters mit einem Acrylharz beschichtet, um eine einebnende Schicht 2 auszubilden.
Die Oberfläche der einebnenden Schicht 2 wurde mit einem i-Line-Positivfotolack beschichtet, einer Einwirkung mit einem Ausrichter ausgesetzt und entwickelt, um ein rechteckiges Fotolackmuster 3a auszubilden. Dann wurde die gesamte Fläche, auf der das Muster 3a ausgebildet worden ist, mit ultravioletten Strahlen bei 2000 mJ/cm² bestrahlt, um den Lack zu bleichen, und dann wurde das Muster 3a erwärmt, um seinen Harzbestandteil heiß zu schmelzen, um eine Mikrolinse 3 auszubilden, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist.
Dann wurde die ausgebildete Mikrolinse 3 in ein Inertgas platziert, das aus Stickstoff besteht und erwärmt, ohne mit ultravioletten Strahlen bestrahlt zu werden, um thermisch gehärtet zu werden.
Die Mikrolinse wurde erwärmt, wobei ihr Halbleitersubstrat auf einer heißen Platte platziert wurde, während die Temperatur der heißen Platte von 90°C auf 220°C in 1,5°C/s-Schritten erhöht wurde.
Während einem Härten der Mikrolinse 3 wurde eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm als eine leitfähige Schicht auf der Oberfläche der Mikrolinse durch den Aufdampfprozess ausgebildet. Die schichtausbildende Temperatur betrug 200°C.
Die Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtung, mit der Mikrolinse, die in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildet wurden, wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche gelassen und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen. Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe von 0,5 μm oder größer im Durchmesser, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 2.
Ferner wurden die Scheiben dieses Beispiels in entsprechende leitfähige Scheibenkassetten geladen, die Kassetten wurden in dem gleichen Reinraum gelassen, und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 1 oder weniger.
Dann wurde, wenn die vorstehenden Scheiben einer Ultraschallreinigung in einer wässrigen Lösung mit oberflächenaktivem Mittel ausgesetzt wurden, keine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet und es bestand auch kein Abschälen der ITO-Schicht.
Nach einem Passieren der Scheiben dieses Beispiels durch Nachprozesse, das heißt einen Untersuchungsprozess, einen Trennsägeprozess und einen Verpackungsprozess, wurde die Zahl der Staubpartikel, die darauf anhafteten, gemessen und es wurde gefunden, dass die Zahl kaum gestiegen war.
Genau vor der Oberflächenkapselung wurde die Untersuchung der Chipoberfläche ausgeführt, um das Vorhandensein von Staubpartikeln zu bestätigen, und dann, nach einem Passieren des Chips durch einen Reinigungsprozess mit einem Reinigungsfluid, das ein oberflächenaktives Mittel enthält, wurde die Oberflächenuntersuchung wieder ausgeführt. Als ein Ergebnis wurde beobachtet, dass alle Staubpartikel entfernt wurden und dass keine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse bestand.
(Beispiel 3)
Nachstehend ist ein drittes Beispiel der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben.
Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel 1 nur in den nachstehenden zwei Punkten: den Temperaturerhöhungsbedingungen in der wärmehärtenden Behandlung, die nach einem Schmelzen des Fotolackmusters durchgeführt wurde; und die schichtausbildenden Bedingungen der ITO-Schicht.
Eine 6-Zoll Siliziumscheibe als ein Halbleitersubstrat wurde vorbereitet, um eine CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auszubilden.
Ein Farbfilter wurde auf dem Halbleitersubstrat durch das bekannte Verfahren ausgebildet und dann wurde die Oberfläche des Farbfilters mit Acrylharz beschichtet, um eine einebnende Schicht 2 auszubilden.
Die Oberfläche der einebnenden Schicht 2 wurde mit einem i-Line-Positivfotolack beschichtet, einer Einwirkung mit einem Ausrichter ausgesetzt und entwickelt, um ein rechteckiges Fotolackmuster 3a auszubilden. Dann wurde die gesamte Oberfläche, auf der das Muster 3a ausgebildet worden ist, mit ultravioletten Strahlen bei 2000 mJ/cm² bestrahlt, um den Lack zu bleichen, und dann wurde das Muster 3a erwärmt, um seinen Harzbestandteil heiß zu schmelzen, um eine Mikrolinse 3 auszubilden, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist.
Dann wurde die ausgebildete Mikrolinse 3 in ein Inertgas, das Stickstoff enthält, platziert und erwärmt, während es mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wurde, um gehärtet zu werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Bestrahlung mit Ultraviolett bei einer Lichtintensität von 10 mW/cm² während den ersten 15 Sekunden, dann bei einer Lichtintensität von ungefähr 800 mW/cm² ausgeführt.
Und die Mikrolinse wurde erwärmt, wobei ihr Halbleitersubstrat auf einer heißen Platte platziert war, während die Temperatur der heißen Platte von 90°C bei dem Start einer Bestrahlung mit Ultraviolett auf 250°C in 1,0°C/s-Schritten erhöht wurde.
Nach einem Härten der Mikrolinse 3 wurde eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm als eine leitfähige Schicht auf der Oberfläche der Mikrolinse durch den Elektronenstrahlverdampfprozess ausgebildet.
Der Elektronenstrahlverdampfungsprozess, in dem es schwierig ist, die Temperatur des Substrats zu steuern, wurde im Allgemeinen nicht in der Schichtausbildung auf einer Mikrolinse verwendet, da die Wärmebeständigkeit der Mikrolinse begrenzt ist. In diesem Beispiel war eine Schichtausbildungszeit jedoch kurz, da die abgelagerte Schicht dünn war, zusätzlich wurde die Wärmebeständigkeit der Mikrolinse durch das ultraviolette Härten verbessert, wodurch der Elektronenstrahlverdampfungsprozess eingesetzt werden konnte.
Und der gemessene Wert des Flächenwiderstands der Mikrolinse betrug ungefähr 5 Ω/Quadrat. Wenn die Dicke der ITO-Schicht, die durch die Elektronenstrahlverdampfung ausgebildet wurde, 15 nm betrug, betrug der Flächenwiderstand der Mikrolinse ungefähr 300 Ω/Quadrat.
Es wurde zugelassen, dass die ITO-Schicht eine ausreichende Leitfähigkeit hat, um ein Aufladen durch eine statische Elektrizität auf der Oberfläche der Mikrolinse zu verhindern.
Die Scheibe der Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit der Mikrolinse, die in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildet wurde, wurde in dem gleichen Reinraum für eine Woche gelassen und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe von 0,5 μm oder größer im Durchmesser, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 1,7.
Ferner wurden die Scheiben dieses Beispiels in entsprechende leitfähige Scheibenkassetten geladen, die Kassetten wurden in dem gleichen Reinraum gelassen und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 1,0 oder weniger.
Dann wurde, wenn die vorstehenden Scheiben einer Ultraschallreinigung in einer wässrigen Lösung mit oberflächenaktivem Mittel ausgesetzt wurden, keine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet und es bestand auch kein Abschälen der ITO-Schicht.
Nach einem Passieren der Scheiben dieses Beispiels durch Nachprozesse, das heißt einem Untersuchungsprozess, einem Trennsägeprozess und einem Verpackungsprozess, wurde die Zahl der Staubpartikel, die darauf anhafteten, gemessen und es wurde gefunden, dass die Zahl kaum gestiegen war.
Genau vor der Oberflächenkapselung wurde die Untersuchung der Chipoberfläche ausgeführt, um das Vorhandensein von Partikeln zu bestätigen, und dann wurde nach einem Passieren des Chips durch einen Reinigungsprozess mit Reinigungsfluid, das ein oberflächenaktives Mittel enthält, die Oberflächenuntersuchung wieder ausgeführt. Als ein Ergebnis wurde beobachtet, dass alle Staubpartikel entfernt waren und es keine Verschlechterung der Oberfläche der Mikrolinse gab.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Beispielen konnte die Anhaftung von Staubpartikeln auf der Mikrolinsenoberfläche verhindert werden.
Ferner wurde, sogar obwohl eine Schichtstruktur, die die vorstehend beschriebene Wirkung hat, auf der Oberfläche der Mikrolinse vorgesehen wurde, der Oberflächenreflexiongrad auf nahezu dem gleichen, wie dem der Mikrolinse ohne einer derartigen Schichtstruktur gehalten.
Ferner wurde die Mikrolinse einer Ultravioletthärtebehandlung vor einem Ausbilden einer leitfähigen Schicht darauf ausgesetzt, wodurch der flüchtige Bestandteil der Mikrolinse selber entfernt werden konnte, und die Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit selbiger verbessert werden konnte. Als ein Ergebnis wurde ermöglicht, dass die schichtausbildende Temperatur zum Zeitpunkt eines Ausbildens der transparenten leitfähigen Schicht größer als die des Stands der Technik ist. Die höhere schichtausbildende Temperatur ermöglichte die Verbesserung der leitfähigen Schicht hinsichtlich beidem, einer Qualität und einer Beständigkeit hinsichtlich eines Einflusses eines Reinigens.
Ferner ermöglichte die verbesserte mechanische Festigkeit der Mikrolinse umgekehrt die Verbesserung einer Beständigkeit hinsichtlich des Einflusses eines Reinigens der Mikrolinse selber. Zusätzlich konnte, da der zulässige Bereich der schichtausbildenden Bedingungen zum Zeitpunkt eines Ausbildens einer transparenten leitfähigen Schicht breiter wurde, der Freiheitsgrad der Schichtausbildung erhöht werden.
Und da die Herstellung nur eine Optimierung des Mikrolinsenwärmebehandlungsprozesses und zusätzlich des Ausbildungsprozesses der transparenten leitfähigen Schicht erforderte, war eine zusätzliche Herstellungslast klein.
Ferner kann, da die Mikrolinse sogar in den Nachprozessen wieder gereinigt werden kann, die Zahl von Fehlern in den Produkten, die bereits eine hohe Wertschöpfung gehabt haben, verringert werden, was zu einer Verbesserung der Ausbeute und Reduzierung der Kosten beiträgt.
Die Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die mit der Mikrolinse ausgestattet ist, ebenso wie die Scheibe, die diese darauf ausgebildet hat, konnte über lange Zeiträume ohne Anhaftung von Staubpartikeln gehalten werden, wenn sie in einem Zustand waren, in dem ihre leitfähigen Schichten und ihr leitfähiges Element mit niedriger Impedanz kurzgeschlossen wurden.
(Beispiel 4)
Nachstehend ist ein viertes Beispiel der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten unter Bezugnahme auf 7A bis 7D beschrieben.
Eine 6-Zoll Siliziumscheibe als ein Halbleitersubstrat wurde vorbereitet, um eine CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auszubilden.
Ein Farbfilter wurde auf dem Halbleitersubstrat durch das bekannte Verfahren ausgebildet und dann wurde, um die groben Abschnitte der Oberfläche des Farbfilters einzuebnen, die Oberfläche mit Acrylharz beschichtet, um eine einebnende Schicht 2 auszubilden.
Die Oberfläche der einebnenden Schicht 2 wurde mit einem i-Line-Positivfotolack beschichtet, einer Einwirkung mit einem Ausrichter ausgesetzt und entwickelt, um ein rechteckiges Fotolackmuster 3a auszubilden. Dann wurde die gesamte Oberfläche, auf der das Muster 3a ausgebildet worden ist, mit ultravioletten Strahlen bei 2000 mJ/cm² bestrahlt, um den Lack zu bleichen, dann wurde das Muster 3a erwärmt, um seinen Harzbestandteil heiß zu schmelzen. Das geschmolzene Harz wurde durch ihre Oberflächenspannung in eine Mikrolinse 3 ausgebildet, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist.
Dann wurde die ausgebildete Mikrolinse 3 in ein Inertgas, das aus Stickstoff besteht, platziert und erwärmt, während sie mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wurde, um gehärtet zu werden, um den flüchtigen Bestandteil, der darin enthalten ist, zu entfernen und ihre physikalische Festigkeit und Wärmebeständigkeit zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Bestrahlung mit Ultraviolett bei einer Lichtintensität von 10 mW/cm² während den ersten 15 Sekunden, dann bei einer Lichtintensität von ungefähr 800 mW/cm² ausgeführt.
Der Anfangsbestrahlungsprozess bei einer niedrigen Lichtintensität war der Prozess zum Erlauben, dass die Mikrolinse eine kleine Menge an flüchtigem Bestandteil, der darin verblieb, und/oder den flüchtigen Bestandteil, der durch die Bestrahlung mit Ultraviolett und durch die Wärmegenerierung, die die Bestrahlung begleitet, erzeugt wurde, gemäßigt verbreitet und emittiert. Und die Mikrolinse wurde erwärmt, wobei ihr Halbleitersubstrat auf eine heißen Platte platziert wurde, während die Temperatur der heißen Platte von 90°C bei dem Start einer Bestrahlung mit Ultraviolett auf die maximale Temperatur von 250°C in 1,0°C/s-Schritten erhöht wurde.
Nach einem Härten der Mikrolinse 3 wurde eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex 8 mit einer Dicke von 88 nm aus Aluminiumfluorid auf der Mikrolinse durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet und eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 2 nm als eine leitfähige Schicht wurde auf der Schicht mit niedrigem Brechungsindex durch den Aufdampfprozess ausgebildet. Die schichtausbildende Temperatur betrug 200°C.
Drei Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die mit einer Mikrolinse ausgestattet waren, wurden durch die vorstehenden Prozesse vorbereitet.
Der gemessene Wert des Flächenwiderstands der Mikrolinse betrug ungefähr 4 kΩ/Quadrat.
Wenn die Dicke der ITO-Schicht 15 nm betrug, betrug die Schichtdicke der Mikrolinse ungefähr 300 Ω/Quadrat.
Es wurde zugelassen, dass die ITO-Schicht eine ausreichende Leitfähigkeit hat, um ein Aufladen durch statische Elektrizität an der Oberfläche der Mikrolinse zu verhindern.
Drei Scheiben (Bezugsproben) der Festkörperbildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik, die mit Mikrolinsen ausgestattet waren, deren Harzoberfläche exponiert war, wurden getrennt vorbereitet.
Die Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtungen mit den Mikrolinsen, die in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildet wurden, und die Scheiben als Referenzproben wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche gelassen und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse von jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe von 0,5 μm oder größer im Durchmesser, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 2,0, wobei andererseits die der Staubpartikel, die auf der Scheibenoberfläche der Bezugsproben anhafteten, ungefähr 12 betrug.
Ferner wurden die Scheiben dieses Beispiels und die Bezugsproben, die vorstehend beschrieben sind, in entsprechende leitfähige Scheibenkassetten geladen, die Kassetten wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche in einem Zustand gelassen, in dem die lichtübertragende leitfähige Schicht auf der Oberfläche der Mikrolinse und die Scheibenkassette kurzgeschlossen wurden, und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse von jeder Scheibe anhaftete, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe, die auf den Bezugsproben anhafteten, betrug ungefähr 12, wobei andererseits die der Staubpartikel, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, 1,0 oder weniger betrug.
Dann wurde, wenn die vorstehenden Scheiben einer Ultraschallreinigung in einer wässrigen Lösung mit oberflächenaktivem Mittel ausgesetzt wurden, in den Scheiben der Referenzproben eine Trübung, das heißt eine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet. In den Scheiben dieses Beispiels wurde jedoch keine Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet und es bestand auch kein Abschälen der ITO-Schicht.
Nach einem Passieren der Scheiben dieses Beispiels durch Nachprozesse, das heißt einen Untersuchungsprozess, einen Trennsägeprozess und einen Verpackungsprozess, wurde die Zahl der Staubpartikel, die darauf anhafteten, gemessen und es wurde gefunden, dass die Zahl kaum gestiegen war.
Die Wirkung in einem Verringern der Staubpartikelanhaftung ist durch Ausführen des Untersuchungsprozesses, des Trennsägeprozesses, eine Chiphandhabens nach dem Trennsägeprozess und dem Verpackungsprozess größer gemacht, während die Oberfläche der Scheibe oder des Chips mit einem Massepotenzial fixiert wurde, da das Oberflächenpotenzial auf einen gewünschten Wert fixiert ist.
In der Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit der Mikrolinse, die in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildet wurde, kann genau vor einem Bedecken mit dem schützenden Glas oder dem transparenten Harz einer Packung die Chipoberfläche der Festkörperbildaufnahmevorrichtung (Oberfläche der lichtübertragenden leitfähigen Schicht der Mikrolinse) einer stärkeren Reinigung als der gegenwärtig getanen ausgesetzt werden.
In diesem Beispiel wurde genau vor der Oberflächenkapselung die Untersuchung der Chipoberfläche tatsächlich ausgeführt, um das Vorhandensein von Staubpartikeln zu bestätigen, und dann wurde, nach einem Passieren des Chips durch einen Reinigungsprozess mit einem Reinigungsfluid, das ein oberflächenaktives Mittel enthält, die Oberflächenuntersuchung wieder ausgeführt. Als ein Ergebnis wurde beobachtet, dass alle Staubpartikel entfernt wurden und es gab keine Verschlechterung der Oberfläche der Mikrolinse. Daher ist gefunden worden, dass in der Mikrolinse der vorliegenden Erfindung, sogar, falls Staubpartikel auf ihrer Oberfläche anhaften, sie durch Reinigen entfernt werden können, was zu einer Verbesserung der Ausbeute beiträgt.
(Beispiel 5)
In diesem Beispiel wurde eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung in dem gleichen Ablauf wie bei dem Beispiel 4 produziert. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel 4 nur dahingehend, dass die Dicke der ITO-Schicht 3 nm betrug und eine Magnesiumfluoridschicht mit einer Dicke von 84 nm, die durch den Vakuumverdampfungsprozess ausgebildet wurde, als eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex statt der Aluminiumfluoridschicht verwendet wurde.
Die gleichen Wirkungen wie bei dem Beispiel 4 wurden ebenso in diesem Beispiel erhalten.
(Beispiel 6)
In diesem Beispiel wurde eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung in dem gleichen Ablauf wie dem von Beispiel 4 produziert. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel 4 nur dahingehend, dass eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 80 nm, die durch den Aufdampfprozess ausgebildet wurde, als eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex statt der Aluminiumfluoridschicht verwendet wurde.
Die gleichen Wirkungen wie bei dem Beispiel 4 wurden ebenso in diesem Beispiel erhalten.
(Beispiel 7)
In diesem Beispiel wurde eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung in dem gleichen Ablauf wie dem von Beispiel 4 produziert. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel 4 nur dahingehend, dass eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 80 nm, die durch den Aufdampfprozess ausgebildet wurde, als eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex statt der Aluminiumfluoridschicht verwendet wurde und keine Bestrahlung mit Ultraviolett in der Wärmehärtebehandlung nach einem Schmelzen des Fotolackmusters ausgeführt wurde. Die gleichen Wirkungen wie bei dem Beispiel 4 wurden ebenso in diesem Beispiel erhalten.
(Beispiel 8)
Nachstehend ist ein achtes Beispiel der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten unter Bezugnahme auf 3A bis 3C beschrieben.
Ein 6-Zoll Siliziumscheibe als ein Halbleitersubstrat wurde vorbereitet, um eine CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auszubilden.
Ein Farbfilter wurde auf dem Halbleitersubstrat durch das bekannte Verfahren ausgebildet und dann wurde, um die groben Abschnitte der Oberfläche des Farbfilters einzuebnen, die Oberfläche mit Acrylharz beschichtet, um eine einebnende Schicht 2 auszubilden.
Die Oberfläche der einebnenden Schicht 2 wurde mit einem i-Line-Positivfotolack beschichtet, einer Einwirkung mit einem Ausrichter ausgesetzt und entwickelt, um ein rechteckiges Fotolackmuster 3a auszubilden. Dann wurde die gesamte Oberfläche, auf der das Muster 3a ausgebildet war, mit ultravioletten Strahlen bei 2000 mJ/cm² bestrahlt, um den Lack zu bleichen, dann wurde das Muster 3a erwärmt, um seinen Harzbestandteil heiß zu schmelzen. Das geschmolzene Harz wurde durch seine Oberflächenspannung in eine Mikrolinse 3 ausgebildet, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist.
Dann wurde die ausgebildete Mikrolinse 3 in ein Inertgas, das aus Stickstoff besteht, platziert und erwärmt, während sie mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wurde, die fernes Ultraviolett mit einer Wellenlänge von 300 nm oder weniger enthalten, um gehärtet zu werden, um den darin enthaltenen flüchtigen Bestandteil zu entfernen und ihre physikalische Festigkeit und Wärmebeständigkeit zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Bestrahlung mit Ultraviolett bei einer Lichtintensität von 10 mW/cm² während den ersten 15 Sekunden, dann bei einer Lichtintensität von ungefähr 800 mW/cm² ausgeführt.
Der Prozess mit ultravioletter Bestrahlung mit dem Erwärmen war der Prozess zum Zulassen, dass die Mikrolinse den flüchtigen Bestandteil darin gemäßigt verbreitet und emittiert, und zum Unterbinden, dass sie Gas in dem nachfolgenden Ionenbestrahlungsprozess emittiert. Und die Mikrolinse wurde erwärmt, wobei ihr Halbleitersubstrat auf eine heiße Platte platziert wurde, während die Temperatur der heißen Platte von 90°C bei dem Start der Bestrahlung mit Ultraviolett auf die maximale Temperatur von 250°C in 1,0°C/s-Schritten erhöht wurde.
Nach dem Härten wurde die Mikrolinse 3 mit Ar⁺-Ionen mit einer Beschleunigungsenergie von 100 keV und einer Dosis aus dem Bereich von 1,0 × 10¹⁶ bis 1,0 × 10¹⁷ cm^–2 gewählt bestrahlt, um von ihrer Oberfläche zu der Tiefe von 10 nm modifiziert zu werden.
Drei Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtung, die mit einer Mikrolinse ausgestattet war, wurden durch die vorstehenden Prozesse vorbereitet.
Die gemessenen Werte des Flächenwiderstands der Mikrolinse der zwei der vorstehenden drei Scheiben waren: 500 kΩ/Quadrat, wenn die Dosis von Ar⁺-Ionen 1,0 × 10¹⁶ cm^–2 betrug, und 1 Ω/Quadrat, wenn die Dosis von Ar⁺-Ionen 7,0 × 10¹⁶ cm^–2 betrug.
Die Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtungen mit der Mikrolinse, die in Übereinstimmung mit diesem Beispiel ausgebildet wurden, wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche gelassen und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurden gemessen. Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe von 0,5 μm oder größer im Durchmesser, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 2,7.
Danach wurden nach einem Entfernen der Staubpartikel die Scheiben dieses vorstehend beschriebenen Beispiels in entsprechende leitfähige Scheibenkassetten geladen, die Kassetten wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche in einem Zustand gelassen, in dem die modifizierte Schicht der Oberfläche der Mikrolinse und die Scheibenkassette kurzgeschlossen waren, und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe, die auf der Oberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 1,0 oder weniger.
Dann wurde, wenn die vorstehenden Scheiben einer Ultraschallreinigung mit einer wässrigen Lösung mit oberflächenaktivem Mittel, 1 Gewichts-% Wasserstoffchlorid der wässrigen Lösung bzw. 1 Gewichts-% Natriumhydroxid wässrigen Lösung von, keine unbeabsichtigte Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet und es bestand auch kein Abschälen der modifizierten Schicht, die auf dieser ausgebildet war.
Nach dem Passieren der Scheiben dieses Beispiels durch Nachprozesse, das heißt einem Untersuchungsprozess, einem Trennsägeprozess und einem Verpackungsprozess, wurde die Zahl der Staubpartikel, die darauf anhafteten, gemessen und es wurde gefunden, dass die Zahl kaum gestiegen war.
Die Wirkung einer Verringerung einer Staubpartikelanhaftung wurde durch Ausführen des Untersuchungsprozesses, des Trennsägeprozesses, eines Chiphandhabens nach dem Trennsägeprozess und dem Verpackungsprozess größer gemacht, während die Oberfläche der Scheibe oder des Chips an einem Massepotenzial fixiert war, da das Oberflächenpotenzial bei einem gewünschten Wert fixiert ist.
(Beispiel 9)
Eine Mikrolinse mit einer leitfähigen modifizierten Schicht, die auf ihrer Oberfläche ausgebildet war, wurde auf einem Glassubstrat auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 8 ausgebildet.
Der gemessene Wert ihres Reflexionsgrads in dem sichtbaren Bereich betrug 6 % oder weniger und es gab keine wesentliche Verringerung des Reflexionsgrads verglichen mit der Mikrolinse vor einem Ausbilden der leitfähigen modifizierten Schicht auf ihrer Oberfläche.
(Beispiel 10)
Eine Mikrolinse wurde auf einer CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 8 ausgebildet. Drei Proben wurden vorbereitet.
Die Oberfläche der Mirkolinse jeder Probe wurde mit Stickstoffionen mit einer Dosis ausgewählt aus dem Bereich 1,0 × 10¹⁶ bis 1,0 × 10¹⁷ cm^–2 und einer Beschleunigungsenergie von 100 keV bestrahlt.
Die Flächenwiderstandswerte der Mikrolinsen, deren Oberflächen mit der Stickstoffionenbestrahlung modifiziert worden war, betrug: 500 kΩ/Quadrat, wenn die Dosis 1,0 × 10¹⁶ cm^–2 betrug; und 1 Ω/Quadrat, wenn die Dosis 7,0 × 10¹⁶ cm^–2 betrug.
Die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 8 gemessen. Die durchschnittliche Zahl je Scheibe betrug 2,3, und wenn leitfähige Kassetten verwendet wurden, betrug die durchschnittliche Zahl 1 oder weniger. Die Beständigkeit gegenüber einem Einfluss eines Reinigens der Mikrolinse war genau wie die bei dem Beispiel 8.
(Beispiel 11)
Nachstehend ist ein elftes Beispiel der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten unter Bezugnahme auf 3A bis 3C beschrieben.
Eine 6-Zoll Siliziumscheibe als ein Halbleitersubstrat wurde vorbereitet, um eine CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auszubilden.
Ein Farbfilter wurde auf dem Halbleitersubstrat durch das bekannte Verfahren ausgebildet und dann wurde, um die groben Abschnitte der Oberfläche des Farbfilters einzuebnen, die Oberfläche mit Acrylharz beschichtet, um eine einebnende Schicht 2 auszubilden.
Die Oberfläche der einebnenden Schicht 2 wurde mit i-Line-Positivfotolack beschichtet, einer Einwirkung mit einem Ausrichter ausgesetzt und entwickelt, um ein rechteckiges Fotolackmuster 3a auszubilden. Dann wurde die gesamte Oberfläche, auf der das Muster 3a ausgebildet worden war, mit ultravioletten Strahlen bei 2000 mJ/cm² bestrahlt, um den Lack zu bleichen, dann wurde das Muster 3a erwärmt, um seinen Harzbestandteil heißzuschmelzen. Das geschmolzene Harz wurde durch ihre Oberflächenspannung in eine Mikrolinse 3 ausgebildet, wobei ihre konvexe Oberfläche nach oben gerichtet ist.
Dann wurde die ausgebildete Mikrolinse 3 in ein Inertgas, das aus Stickstoff besteht, platziert und erwärmt, während sie mit ultravioletten Strahlen bestrahlt wurde, die fernes Ultraviolett bei einer Wellenlänge von 300 nm oder weniger enthalten, um gehärtet zu werden, um den darin enthaltenen flüchtigen Bestandteil zu entfernen und ihre physikalische Festigkeit und Wärmebeständigkeit zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Bestrahlung mit Ultraviolett bei einer Lichtintensität von 10 mW/cm² während den ersten 15 Sekunden, dann bei einer Lichtintensität von ungefähr 800 mW/cm² ausgeführt.
Der Prozess mit ultravioletter Bestrahlung mit einem Erwärmen war zum Verbessern der Anhaftung der Mikrolinse an einer DLC-Dünnschicht, die darauf auszubilden ist, wichtig. Und die Mikrolinse wurde erwärmt, wobei ihr Halbleitersubstrat auf einer heißen Platte platziert war, während die Temperatur der heißen Platte von 90°C bei dem Start der Bestrahlung mit Ultraviolett bis zu der Temperatur von 250°C in 1,0°C/s-Schritten erhöht wurde.
DCL-Dünnschichten mit einer Dicke ausgewählt aus 10 nm bis 200 nm wurden auf der Oberfläche entsprechender Mikrolinsen durch den vorstehend beschriebenen Ionenstrahlaufdampfprozess ausgebildet.
In der Mikrolinse mit einer DLC-Dünnschicht mit einer Dicke von 10 nm betrug ihr Flächenwiderstand 200 kΩ/Quadrat.
In diesen DLC-Dünnschichten ist der Anteil der sp³-Bindung größer als der der sp²-Bindung und der Wasserstoffgehalt betrug 20 Atom-% oder weniger.
Die Scheiben der Festkörperbildaufnahmevorrichtungen mit der Mikrolinse in Übereinstimmung mit diesem Beispiel, auf denen die DLC-Dünnschicht mit einer Dicke von 10 nm ausgebildet wurde, wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche gelassen und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen. Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe von 0,5 μm oder größer im Durchmesser, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 2,7.
Ferner wurden, nach einem Entfernen der Staubpartikel die Scheiben dieses vorstehend beschriebenen Beispiels in entsprechende leitfähige Scheibenkassetten geladen, die Kassetten wurden in dem gleichen Reinraum für eine Woche in einem Zustand gelassen, in dem die modifizierte Schicht der Oberfläche der Mikrolinse und die Scheibenkassette kurzgeschlossen waren, und die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde gemessen.
Die durchschnittliche Zahl der Staubpartikel je Scheibe, die auf der Scheibenoberfläche in Übereinstimmung mit diesem Beispiel anhafteten, betrug 1,0 oder weniger.
Dann wurde, wenn die vorstehenden Scheiben einem Ultraschallreinigen mit einer wässrigen Lösung mit oberflächenaktivem Mittel, 1 Gewichts-% Chlorwasserstoffsäure der wässrigen Lösung bzw. 1 Gewichts-% Natriumhydroxid der wässrigen Lösung, keine unbeabsichtigte Verschlechterung auf der Oberfläche der Mikrolinse beobachtet und es gab auch kein Abschälen der DLC-Dünnschicht, die auf dieser ausgebildet war.
Nach einem Passieren der Scheiben dieses Beispiels durch Nachprozesse, das heißt einem Untersuchungsprozess, einem Trennsägeprozess und einem Verpackungsprozess, wurde die Zahl der darauf anhaftenden Staubpartikel gemessen und es wurde gefunden, dass die Zahl kaum gestiegen war.
Die Wirkung in einem Verringern der Staubpartikelanhaftung ist durch Ausführen des Untersuchungsprozesses, des Trennsägeprozesses, eines Chiphandhabens nach dem Trennsägeprozess und dem Verpackungsprozess, während die Oberfläche der Scheibe oder des Chips an einem Massepotenzial fixiert ist, größer gemacht, da das Oberflächenpotenzial bei einem gewünschten Wert fixiert ist.
(Beispiel 12)
Eine Mikrolinse mit einer DLC-Dünnschicht, die auf ihrer Oberfläche ausgebildet wurde, wurde auf einem Glassubstrat auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 11 ausgebildet.
Der gemessene Wert ihres Reflexionsgrads in dem sichtbaren Bereich betrug 6 % oder weniger und es gab keine wesentliche Verringerung eines Reflexionsgrads verglichen mit der Mikrolinse vor einem Ausbilden der leitfähigen modifizierten Schicht auf ihrer Oberfläche.
(Beispiel 13)
Eine Mikrolinse wurde auf einer CMOS-Festkörperbildaufnahmevorrichtung auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 11 ausgebildet. Drei Proben wurden vorbereitet.
DLC-Dünnschichten mit einer Dicke ausgewählt aus dem Bereich 10 nm bis 20 nm wurden auf den Mikrolinsen durch den Plasma-CVD-Prozess unter Verwendung einer RF-Energie und Mikrowellenenergie mit einem gemischten Gas aus Methangas, Wasserstoffgas und Heliumgas ausgebildet.
Die Flächenwiderstandswerte der Mikrolinsen betrugen: 500 kΩ/Quadrat, wenn die Dicke der DLC-Dünnschicht 10 nm betrug.
In diesen Dünnschichten ist der Anteil der sp³-Bindung größer als der der sp²-Bindung und der Wasserstoffgehalt betrug 20 Atom-% oder weniger.
Die Zahl der Staubpartikel, die auf der Mikrolinse jeder Scheibe anhafteten, wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 11 gemessen. Die durchschnittliche Zahl je Scheibe betrug 2,3, und wenn leitfähige Kassetten verwendet wurden, betrug die durchschnittliche Zahl je Scheibe 1 oder weniger. Die Beständigkeit gegenüber einem Einfluss eines Reinigens der Mikrolinse war genau gleich wie bei der von Beispiel 11.
23 zeigt eine Baugruppenkonstruktion einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung die mit einer Mikrolinse ausgestattet ist, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung dient.
Ein Bezugszeichen 31 bezeichnet ein Substrat aus zum Beispiel Keramik, das eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung in ihren konkaven Abschnitt unterbringen kann. Ein Bezugszeichen 32 bezeichnet ein Schutzblatt aus zum Beispiel Glas oder transparentem Harz, durch das die Festkörperbildaufnahmevorrichtung 10 mit Licht bestrahlt wird. Das Innere der Baugruppe kann mit einem Inertgas usw. gefüllt sein. Ein Bezugszeichen 33 bezeichnet externe Leitungsanschlüsse, die in Kontakt mit verschiedenen Anschlüssen der Festkörperbildaufnahmevorrichtung kommen, wobei einer davon zum Halten der lichtübertragenden leitfähigen Schicht der Mikrolinsenoberfläche bei einem Massepotenzial über einen Verbindungsdraht, der in der Figur nicht gezeigt ist, verwendet werden kann, falls er bei einem Massepotenzial während dem Betrieb gehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert die lichtübertragende leitfähige Schicht, dass die Oberfläche der Mikrolinse geladen wird, wodurch die Anhaftung von Staubpartikeln auf dieser unterbunden werden kann.

Claims

Mikrolinse (3), die eine Oberflächenbeschichtung aus einer lichtdurchlässigen leitfähigen Schicht (5) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige leitfähige Schicht (5) eine Dicke von 1 nm bis 20 nm hat.
Mikrolinse nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine Metalloxidschicht ist.
Mikrolinse nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine Schicht ist, die Kohlenstoff als einen Hauptbestandteil enthält.
Mikrolinse nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine diamantartige Kohlenstoffdünnschicht ist.
Mikrolinse nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine Schicht ist, die Kohlenstoff als einen Hauptbestandteil enthält, wobei der Anteil einer sp³-Bindung zwischen Kohlenstoffatomen größer als von einer sp²-Bindung dazwischen ist.
Mikrolinse nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine Schicht ist, die Kohlenstoff als einen Hauptbestandteil und ferner Wasserstoff enthält, wobei der Wasserstoffgehalt 20 Atom-% oder weniger beträgt.
Mikrolinse nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht aus einer Oberflächenlage der Mikrolinse besteht, die durch Ionenbestrahlung modifiziert worden ist.
Mikrolinse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine lichtdurchlässige Schicht (8) mit niedrigem Brechungsindex mit einem niedrigeren Brechungsindex als dem der Mikrolinse (3) zwischen der leitfähigen Schicht (5) und der Mikrolinse angeordnet ist.
Mikrolinse nach Anspruch 8, wobei die Dicke der Schicht mit niedrigem Brechungsindex in dem nachstehenden Bereich von 10 nm bis 130 nm ist.
Festkörperbildaufnahmevorrichtung mit einem lichtempfangenden Abschnitt (1) zum Ausführen einer lichtelektrischen Umwandlung und einer Mikrolinse (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, die an dem lichtempfangenden Abschnitt vorgesehen ist.
Festkörperbildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Mikrolinse auf oder oberhalb eines Farbfilters (6) ausgebildet ist.
Festkörperbildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einer Einrichtung (33) zum Halten der leitfähigen Schicht bei einem Massepotenzial.