[发明专利]微透镜制造方法和固态图像传感器制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

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

技术领域

本发明涉及一种微透镜制造方法和配备有微透镜的固态图像 传感器的制造方法。

背景技术

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

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

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

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

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

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

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

接下来，蚀刻凸透镜形状的抗蚀透镜图样104和透镜形成膜 102。

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

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

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

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

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

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

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

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

发明内容

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

本发明能够在不使用电子束曝光装置的情况下形成具有期望 形状的微透镜。