TWI535556B - 微透鏡製作方法 - Google Patents

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Description

微透鏡製作方法
本發明主要關於一種微透鏡製作方法，尤指一種使用光罩之微透鏡製作方法。
於相機中之影像感測器通常具有微透鏡以增加其感測效能。於習知中微透鏡製作方法，利用了二元式光罩(binary mask)來進行製作。然而，利用習知之微透鏡製作方法所製作之微透鏡的表面為球形表面(spherical surface)，其可能會降低影像感測器之影像品質。
此外，利用上述微透鏡之影像感測器所產生之影像亦可能具有旁瓣(side lobes)現象，亦降低了影像感測器之影像品質。
為了解決上述之缺失，本發明之目的為提供一種微透鏡製作方法，可用以製作出具有非球形表面之微透鏡。
為了達到上述之目的，本發明提供了一種微透鏡製作方法，包括：提供一基板；形成一微透鏡材料於基板上；放置一光罩於微透鏡材料上方；利用一光束透過上述光罩照射於上述微透鏡材料上以進行一曝光製程，藉以形成具有W型截面之一曝光部；對上述微透鏡材料進行一顯影製程，並藉由移除上述曝光部以於上述微透鏡材料上形成具有W型截面之一 凹槽，以使上述微透鏡材料具有複數個主要部份以及連接於上述主要部份之複數個次要部份，其中上述主要部份之厚度大於上述次要部份之厚度，且上述主要部份之寬度大於上述次要部份之寬度；對上述微透鏡材料進行一回流製程。
為了達到上述之目的，本發明另提供了一種微透鏡製作方法，包括：提供一微透鏡材料；放置一光罩於上述微透鏡材料上方，其中上述光罩包括複數個相移層以及分別設置於上述相移層之複數個遮蔽層；利用一光束透過上述光罩照射於上述微透鏡材料上以進行一曝光製程，藉以形成具有W型截面之一曝光部，其中上述相移層允許3%至5%之上述光束照射上述微透鏡材料；對上述微透鏡材料進行一顯影製程，並藉由移除上述曝光部以於上述微透鏡材料上形成具有W型截面之一凹槽，以使上述微透鏡材料具有複數個主要部份以及連接於上述主要部份之複數個次要部份，其中上述主要部份之厚度大於上述次要部份之厚度，且上述主要部份之寬度大於上述次要部份之寬度；以及對上述微透鏡材料進行一回流製程。
本發明亦提供了一種用以製造微透鏡之光罩，包括一透光基板、複數個相移層、以及複數個遮蔽層。相移層以陣列的方式排列於透光基板。遮蔽層分別設置於相移層。每一相移層之面積為每一遮蔽層面積的1.2至2.5倍。
綜上所述，經由本發明之微透鏡製造方法所製造的微透鏡具有非球形表面，可提升具有本發明之微透鏡之影像感測器的影像品質。此外，可避免微透鏡所造成之旁瓣現象，因此影像品質可進一步的提升。
10‧‧‧光罩(mask)
11‧‧‧透光基板
12‧‧‧相移層(phase shift layer)
13‧‧‧遮蔽層(shading layer)
20‧‧‧基板
21‧‧‧晶圓
22‧‧‧影像感測器
30‧‧‧微透鏡材料(microlens material)
31‧‧‧未曝光部(unexposed portion)
32‧‧‧曝光部(exposed portion)
40‧‧‧光源
50‧‧‧微透鏡(microlenses)
60‧‧‧微透鏡材料
61‧‧‧主要部份
62‧‧‧次要部份
70‧‧‧微透鏡
71‧‧‧第一微透鏡
72‧‧‧第二微透鏡
C1、C2‧‧‧反曲點(inflection point)
d1、d1‧‧‧寬度
d3、d4‧‧‧直徑
D1‧‧‧方向
g1、g2 groove‧‧‧凹槽
h1、h2‧‧‧厚度
L1‧‧‧光束(radiant beam)
P1‧‧‧平面
P2‧‧‧傾斜側壁
S1、S2‧‧‧面積
S3‧‧‧非球形表面(aspherical surface)
S4‧‧‧第一非球形表面
S5‧‧‧第二非球形表面
W1、W2‧‧‧寬度
Z1、Z2、Z3‧‧‧區域
第1圖為本發明之一光罩的仰視圖。
第2圖為本發明之光罩的剖視圖。
第3圖為本發明之微透鏡製作方法的流程圖。
第4圖為本發明之基板以及微透鏡材料於微透鏡製作方法之曝光製程前的剖視圖。
第5圖為本發明之微透鏡製作方法之第一實施例於曝光製程後的剖視圖。
第6圖為本發明之基板以及微透鏡材料於進行微透鏡製作方法之第一實施例之顯影製程後的剖視圖。
第7圖為本發明之微透鏡製作方法之第一實施例之基板以及微透鏡的剖視圖。
第8圖為本發明之微透鏡製作方法之第一實施例之基板以及微透鏡的俯視圖。
第9圖為本發明之基板以及微透鏡材料於進行微透鏡製作方法之第二實施例之顯影製程後的剖視圖。
第10圖為本發明之微透鏡製作方法之第二實施例之基板以及微透鏡的剖視圖。
第11圖為本發明之微透鏡製作方法之第二實施例之基板以及微透鏡的俯視圖。
第1圖為本發明之一光罩10的仰視圖，第2圖為本發明之光罩10的剖視圖。於本實施例中，光罩10為一衰減式邊 緣型光罩(attenuated-rim mask)。光罩10包括一透光基板11、多個相移層12、以及多個遮蔽層13。相移層12以陣列排列的方式排列於透光基板11上。遮蔽層13可包括鉻(Cr)，且分別設置於相移層12之中央區域上。
透光基板11之穿透度(transmittance)大於90%，且遮蔽層13之穿透度為0%或是小於1%。相移層12可允許3%至5%的光束至微透鏡材料30。每一相移層12以及遮蔽層13均可為方形。
每一相移層12的面積S1為每一遮蔽層13的面積S2的1至64倍。於本實施例中，每一相移層12的面積S1為每一遮蔽層13的面積S2的1.2至2.5倍。每一相移層12的寬度W1為每一遮蔽層13的寬度W2的1至8倍。於本實施例中，每一相移層12的寬度W1為每一遮蔽層13的寬度W2的1至1.6倍。
第3圖為本發明之微透鏡製作方法的流程圖。第4圖為本發明之基板20以及微透鏡材料30於微透鏡製作方法之曝光製程前的剖視圖。於步驟S101中，提供了一基板20。基板20包括一晶圓21以及設置於晶圓21一影像感測器22。於步驟S103中，微透鏡材料30形成於基板20之影像感測器22。於本實施例中，微透鏡材料30為光阻(photoresist)。
第5圖為本發明之微透鏡製作方法之第一實施例於曝光製程後的剖視圖。於步驟S105中，光罩10設置於微透鏡材料30上方，且光源40設置於光罩10上方。於步驟S107中，進行了一曝光製程，且曝光製程之曝光量可為7000J/um至9000J/um之間。
光源40產生一光束(radiant beam)L1沿著一方向D1照射至光罩10，且光束L1可為一波長為365nm之I-line。相移層12可允許3%至5%的光束穿透至微透鏡材料30。於光源40經過光罩10且照射至部份的微透鏡材料30，以使微透鏡材料30形成多個未曝光部31以及曝光部32。也就是說，光束L1並未照射至未曝光部31，而照射至曝光部32。另如第5圖所示，於方向D1上曝光部32並與未曝光部31重疊。
特別的是，微透鏡材料30具有多個區域Z1、Z2、Z3。區域Z1位於遮蔽層13下方，區域Z2位於透光基板11之一曝光部份的下方，且透光基板11之曝光部份朝向微透鏡材料30。區域Z3位於相移層12之一曝光部份的下方，且相移層12之曝光部份朝向微透鏡材料30。部份之光束L1被遮蔽層13所止擋，且區域Z1並未被光束L1所照射。當光束L1通過相移層12時，光束L1之相位會改變。因此通過相移層12之光束L1會與未通過相移層12之光束L1產生干涉，且光束L1射向微透鏡材料30之能量由區域Z2至區域Z3遞減。另如第5圖所示，曝光部32之一截面為V型。
第6圖為本發明之基板20以及微透鏡材料30於進行微透鏡製作方法之第一實施例之顯影製程後的剖視圖。於步驟S109中，對於微透鏡材料30進行了顯影製程。曝光部32經由顯影製程後被移除，因此於未曝光部31上形成一凹槽g1。曝光部31之頂部具有一平面P1。凹槽g1為V型，且具有鄰近於平面P1之一傾斜側壁P2。
於步驟111中，於微透鏡材料30進行了回流製程 (reflow process)，以使微透鏡材料30形成如第7圖所示之微透鏡50。上述回流製程之溫度可為150℃至190℃。第7圖為本發明之微透鏡製作方法之第一實施例之基板20以及微透鏡50的剖視圖。第8圖為本發明之微透鏡製作方法之第一實施例之基板20以及微透鏡50的俯視圖。於本實施例中，微透鏡50為非球形微透鏡(aspherical microlenses)。微透鏡50以陣列的方式排列於影像感測器22上，且兩相鄰之微透鏡50相互連接。每一微透鏡50具有一非球形表面S3，且兩相鄰之非球形表面S3相互連接。一反曲點C1位於兩相鄰且連接之非球形表面S3。
第9圖為本發明之基板20以及微透鏡材料30於進行微透鏡製作方法之第二實施例之顯影製程後的剖視圖。於第二實施例中，曝光製程之曝光量為2000J/um至4000J/um之間，其小於第一實施例之曝光量。於一顯影製程後，多個凹槽g2形成於微透鏡材料60，以使微透鏡材料60具有多個主要部份61以及多個次要部份62。凹槽g2之一截面為W型。
次要部份62位於兩個相鄰之主要部份61之間，主要部份61連接與其相鄰之次要部份62。主要部份61之厚度h1大於次要部份62之厚度h2，且主要部份61之寬度d1大於次要部份62之寬度d2。
第10圖為本發明之微透鏡製作方法之第二實施例之基板20以及微透鏡70的剖視圖。第11圖為本發明之微透鏡製作方法之第二實施例之基板20以及微透鏡70的俯視圖。於回流製程之後，微透鏡70包括多個第一微透鏡71以及多個第二微透鏡72，其可為非球形微透鏡。第一微透鏡71連接於與其相鄰之 第二微透鏡72。每一第一微透鏡71具有一第一非球形表面S4，且每一第二微透鏡72具有一第二非球形表面S5。第一非球形表面S4連接於第二非球形表面S5。反曲點C2位於兩相鄰且連接之第一非球形表面S4以及第二非球形表面S5。
每一第一微透鏡71之直徑d3大於每一第二微透鏡72之直徑d4第二微透鏡72。於本實施例中，每一第一微透鏡71之直徑d3大於每一第二微透鏡72之直徑d4的兩倍。
綜上所述，經由本發明之微透鏡製造方法所製造的微透鏡具有非球形表面，可提升具有本發明之微透鏡之影像感測器的影像品質。此外，可避免微透鏡所造成之旁瓣現象，因此影像品質可進一步的提升。
本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
步驟S101至步驟S111

Claims (11)

  1. 一種微透鏡製作方法，包括：提供一基板；形成一微透鏡材料於上述基板上；放置一光罩於上述微透鏡材料上方；利用一光束透過上述光罩照射於上述微透鏡材料上以進行一曝光製程，藉以形成具有W型截面之一曝光部；對上述微透鏡材料進行一顯影製程，並藉由移除上述曝光部以於上述微透鏡材料上形成具有W型截面之一凹槽，以使上述微透鏡材料具有複數個主要部份以及連接於上述主要部份之複數個次要部份，其中上述主要部份之厚度大於上述次要部份之厚度，且上述主要部份之寬度大於上述次要部份之寬度；以及對上述微透鏡材料進行一回流製程。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製作方法，其中上述光罩包括：一透光基板、以陣列的方式排列於上述透光基板之複數個相移層、以及分別設置於上述相移層之複數個遮蔽層；其中每一上述相移層之面積超過每一上述遮蔽層之面積。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之微透鏡製作方法，其中每一上述相移層之面積為每一上述遮蔽層之面積的1.2至64倍。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之微透鏡製作方法，其中每一上述相移層之寬度為每一上述遮蔽層之寬度的1至8倍。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之微透鏡製作方法，其中每一上 述相移層以及上述遮蔽層為方形。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之微透鏡製作方法，其中上述相移層之穿透度為3%至5%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製作方法，更包括：於上述回流製程後上述微透鏡材料形成複數個非球形微透鏡，且上述非球形微透鏡中之兩相鄰非球形微透鏡相互連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之微透鏡製作方法，更包括：於上述回流製程後上述主要部份形成複數個第一微透鏡以及上述次要部份形成連接於上述第一微透鏡之複數個第二微透鏡，其中每一上述第一微透鏡之直徑大於每一上述第二微透鏡之直徑的兩倍。
  9. 一種微透鏡製作方法，包括：提供一微透鏡材料；放置一光罩於上述微透鏡材料上方，其中上述光罩包括複數個相移層以及分別設置於上述相移層之複數個遮蔽層；利用一光束透過上述光罩照射於上述微透鏡材料上以進行一曝光製程，藉以形成具有W型截面之一曝光部，其中上述相移層允許3%至5%之上述光束照射上述微透鏡材料；對上述微透鏡材料進行一顯影製程，並藉由移除上述曝光部以於上述微透鏡材料上形成具有W型截面之一凹槽，以使上述微透鏡材料具有複數個主要部份以及連接於上述主要部份之複數個次要部份，其中上述主要部份之厚度大於上述次要部份之厚度，且上述主要部份之寬度大於上述次 要部份之寬度；以及對上述微透鏡材料進行一回流製程。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之微透鏡製作方法，其中每一上述相移層之寬度為每一上述遮蔽層之寬度的1至1.6倍，且每一上述相移層之面積為每一上述遮蔽層之面積的1.2至2.5倍。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之微透鏡製作方法，更包括：於上述回流製程後上述主要部份形成複數個第一微透鏡以及上述次要部份形成連接於上述第一微透鏡之複數個第二微透鏡，其中每一上述第一微透鏡之直徑大於每一上述第二微透鏡之直徑的兩倍。
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