微透镜阵列的形成方法及点胶装置

摘要

本发明提供了一种微透镜阵列的形成方法及点胶装置，包括提供晶圆，所述晶圆包括若干个芯片，所述芯片上包括像素区；依次在所述芯片的像素区的中心进行滴光刻胶作业；对所述芯片的像素区进行气体吹扫，以调整所述像素区上光刻胶的形貌，以及进行光刻作业，以在所述芯片的像素区形成特定形貌的微透镜阵列。本发明通过采用步进式光刻胶涂布方法实现点胶，且在点胶过程中通过气体吹扫调整光刻胶的形貌，以使后续形成的微透镜阵列具有特定形貌，实现CRA优化，减小像差。

权利要求

1.一种微透镜阵列的形成方法，其特征在于，包括：提供晶圆，所述晶圆包括若干个芯片，所述芯片上包括像素区；

依次在所述芯片的像素区的中心进行滴光刻胶作业；

对所述芯片的像素区进行气体吹扫，以调整所述像素区上的光刻胶的形貌；以及，进行光刻作业，以在所述像素区形成特定形貌的微透镜阵列；

其中，对所述芯片的像素区进行气体吹扫的过程包括：对所述像素区进行第一次气体吹扫，使所述光刻胶平铺于所述像素区；

对所述像素区进行第二次气体吹扫，根据所要形成的微透镜阵列的特定形貌对所述像素区上的光刻胶的形貌做相应调整，所述第一次气体吹扫和所述第二次气体吹扫均为气体旋转吹扫，且通过气体喷嘴的旋转来实现。

2.根据权利要求1所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，所述特定形貌为弧形。

3.根据权利要求1所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，所述第一次气体吹扫的过程中，采用的气体为N2，气体的流量为0.1L/min ~2L/min，气体喷嘴的旋转速度为1r/min

150r/min。

~

4.根据权利要求3所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，所述第二次气体吹扫的过程中，采用的气体为N2，气体的流量为0.5L/min ~5L/min，持续时间为0.5min~1min，气体喷嘴的旋转速度为50r/min  1500r/min。

~

5.根据权利要求4所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，所述第二次气体吹扫后还包括对光刻胶进行表面固化，包括加热N2至80℃ 110℃，温度上升速率为0℃/min 80℃/~ ~min，表面固化时间为0.5min  5min。

~

6.根据权利要求5所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，对光刻胶进行表面固化后还包括对光刻胶进行烘烤，包括加热N2至90℃~120℃，气体喷嘴的旋转速度为500r/min~

2500r/min，烘烤时间为0.5 min 5min。

~

7.根据权利要求6所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，对光刻胶进行烘烤后还包括对N2的供应管道进行冷却处理。

8.根据权利要求1所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，进行光刻作业后还包括对所述光刻胶进行热熔成型。

9.根据权利要求1所述的微透镜阵列的形成方法，其特征在于，所述光刻胶为负性光刻胶。

10.一种点胶装置，其特征在于，包括：

承载单元，用于承载晶圆；

点胶单元，包括点胶头，用于对所述晶圆进行点胶；

气体输出单元，包括气体喷嘴及气体温控部件，所述气体喷嘴用于气体的输出，所述气体温控部件用于对输出气体进行温度控制；以及，旋转单元，包括一平台及与所述平台连接的旋转电机，且所述点胶头和所述气体喷嘴设置在所述平台上，所述旋转单元通过旋转所述平台旋转所述气体喷嘴，以对所述晶圆进行气体旋转吹扫。

11.根据权利要求10所述的点胶装置，其特征在于，所述点胶头设置在所述平台的中心区域，所述气体喷嘴设置在所述平台的边缘区域。

12.根据权利要求11所述的点胶装置，其特征在于，所述气体喷嘴的数量至少为两个且所述气体喷嘴与所述平台之间的角度为45度 90度。

~

13.根据权利要求12所述的点胶装置，其特征在于，还包括设置在所述平台上的连接件，所述连接件内设置有分别连接所述气体喷嘴和外界气体供应装置的气体管道，所述气体温控部件通过对所述气体管道进行加热和冷却以实现对输出气体的温度控制。

14.根据权利要求13所述的点胶装置，其特征在于，还包括传动单元，所述传动单元设置在所述连接件上，用于调整所述气体喷嘴和/或所述点胶头与所述晶圆之间的距离。

15.根据权利要求13所述的点胶装置，其特征在于，还包括与所述连接件连接的机械手臂，用于带动所述连接件步进式运动，以在晶圆上实现步进式点胶。

说明书

微透镜阵列的形成方法及点胶装置

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种微透镜阵列的形成方法及点胶装置。

背景技术

[0002] 随着光电产品诸如数码相机、数字图像记录器、具有图像拍摄功能的手机以及监视器逐渐普及化，图像传感器的需求也与日俱增。图像传感器用于记录来自图像的光学信号的变化并且将光学信号转换成电子信号。在记录及处理上述电子信号之后，便可产生一数字图像。而图像传感器一般可分为两种主要类型：一者为电荷耦合装置(charge-coupled device，CCD)， 而另一者为互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)装置。

[0003] 图像传感器通常包括像素区，像素区包括一光感测单元，用以提供对应照射于光感测单元的光强度的一信号，当一图像聚焦于该像素区时，这些信号可用于显示一对应的图像。在传统的技术中，配有滤光片(Color filter)的微透镜阵列对应设置于像素区上方，用以将光线聚焦于像素区上。

[0004] 然而，尽管使用了微透镜阵列，由于微透镜阵列几何排列，大量的入射光线并未能有效地导入光感测单元，入射光线对于每一光感测单元的聚焦深度会随着光线入射角(即，主光入射角(chief ray angle，CRA))而变。由于入射至位于像素区边缘附近的光感测单元的光线通常为倾斜的，因此位于像素区边缘的光感测单元的聚焦深度短于入射至位于像素区中心的光感测单元的光线，导致图像出现像差。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种微透镜阵列的形成方法及点胶装置，通过形成具有特定形貌的微透镜阵列以实现CRA 优化，减小像差。

[0006] 本发明提供一种微透镜阵列的形成方法，包括：

[0007] 提供晶圆，所述晶圆包括若干个芯片，所述芯片上包括像素区；

[0008] 依次在所述芯片的像素区的中心进行滴光刻胶作业；

[0009] 对所述像素区进行气体吹扫，以调整所述像素区上光刻胶的形貌，以及[0010] 进行光刻作业，以在所述像素区形成特定形貌的微透镜阵列；

[0011] 其中，对所述芯片的像素区进行气体吹扫的过程包括：

[0012] 对所述像素区进行第一次气体吹扫，使所述光刻胶平铺于所述像素区；

[0013] 对所述像素区进行第二次气体吹扫，根据所要形成的微透镜阵列的特定形貌对所述像素区上的光刻胶的形貌做相应调整。

[0014] 所述第一次气体吹扫和所述第二次气体吹扫均为气体旋转吹扫，且通过气体喷嘴的旋转来实现。

[0015] 可选的，所述特定形貌为弧形。

[0016] 可选的，所述第一次气体吹扫的过程中，采用的气体为N2，气体的流量为0.1L/min2L/min，气体喷嘴的旋转速度为1r/min-150r/min。
~

[0017] 可选的，所述第二次气体吹扫的过程中，采用的气体为N2，气体的流量为0.5L/min5L/min，持续时间为0.5min 1min，气体喷嘴的旋转速度为50r/min 1500r/min。
~ ~ ~

[0018] 可选的，所述第二次气体吹扫后还包括对光刻胶进行表面固化，包括加热N2至80℃ 110℃，温度上升速率为0℃/min 80℃/min，表面固化时间为0.5 min 5min。~ ~ ~

[0019] 可选的，对光刻胶进行表面固化后还包括对光刻胶进行烘烤，包括加热N2至90℃~120℃，气体喷嘴的旋转速度为500r/min-2500r/min，烘烤时间为0.5 min 5min。
~

[0020] 可选的，对光刻胶进行烘烤后还包括对N2的供应管道进行冷却处理。

[0021] 可选的，进行光刻作业后还包括对所述光刻胶进行热熔成型。

[0022] 可选的，所述光刻胶为负性光刻胶。

[0023] 本发明还提供一种点胶装置，包括：

[0024] 承载单元，用于承载晶圆；

[0025] 点胶单元，包括点胶头，用于对所述晶圆进行点胶；

[0026] 气体输出单元，包括气体喷嘴及气体温控部件，所述气体喷嘴用于气体的输出，所述气体温控部件用于对输出气体进行温度控制；以及

[0027] 旋转单元，包括一平台及与所述平台连接的旋转电机，且所述点胶头和所述气体喷嘴设置在所述平台上，所述旋转单元通过旋转所述平台旋转所述气体喷嘴，以对所述晶圆进行气体旋转吹扫。

[0028] 可选的，所述点胶头设置在所述平台的中心区域，所述气体喷嘴设置在所述平台的边缘区域。

[0029] 可选的，所述气体喷嘴的数量至少为两个且所述气体喷嘴与所述平台之间的角度为45度 90度。~

[0030] 可选的，所述旋转单元通过旋转所述平台旋转所述气体喷嘴。

[0031] 可选的，所述点胶装置还包括设置在所述平台上的连接件，所述连接件内设置有分别连接所述气体喷嘴和外界气体供应装置的气体管道，所述气体温控部件通过对所述气体管道进行加热和冷却以实现对输出气体的温度控制。

[0032] 可选的，还包括传动单元，所述传动单元设置在所述连接件上，用于调整所述气体喷嘴和/或所述点胶头与所述晶圆之间的距离。

[0033] 可选的，还包括与所述连接件连接的机械手臂，用于带动所述连接件步进式运动，以在晶圆上实现步进式点胶。

[0034] 综上，本发明提供了一种微透镜阵列的形成方法及点胶装置，包括提供晶圆，所述晶圆包括若干个芯片，所述芯片上包括像素区；依次在所述芯片的像素区的中心进行滴光刻胶作业；对所述芯片的像素区进行气体吹扫，以调整所述像素区上光刻胶的形貌，以及进行光刻作业，以在所述芯片的像素区形成特定形貌的微透镜阵列。本发明通过采用步进式光刻胶涂布方法实现点胶，且在点胶过程中通过气体吹扫调整光刻胶的形貌，以使后续形成的微透镜阵列具有特定形貌，实现CRA 优化，减小像差。

附图说明

[0035] 图1为本发明一实施例提供的点胶装置的结构示意图；

[0036] 图2为本发明一实施例提供的微透镜阵列的形成方法的流程图；

[0037] 图3为晶圆上一芯片的俯视图；

[0038] 图4a至图4d为晶圆上一芯片上进行滴光刻胶作业和气体吹扫对应的结构示意图，其中，图4a至图4d为沿图3中AA´线的剖面示意图；

[0039] 图5a至图5d为本发明一实施例提供的微透镜阵列的形成方法各步骤对应的结构示意图；

[0040] 图6a为本发明一实施例提供的一芯片的像素区上部分微透镜阵列的结构示意图，图6b为图6a区域P中的微透镜阵列的俯视效果图；

[0041] 其中，附图标记为：

[0042] 100-晶圆；101-点胶头；102-气体喷嘴；103-气体温控部件；104-平台；105-连接件；106-承载台；107-胶体；110-芯片；110a -像素区；120-光刻胶。

具体实施方式

[0043] 以下结合附图和具体实施例对本发明的微透镜阵列的形成方法及点胶装置作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本发明的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0044] 在说明书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本发明实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。

[0045] 图1为本实施例提供的一种点胶装置的结构示意图，包括：承载单元，用于承载晶圆100；点胶单元，包括点胶头101，用于对所述晶圆100进行点胶；气体输出单元，包括气体喷嘴102及气体温控部件103，所述气体喷嘴102用于气体的输出，所述气体温控部件103用于对输出气体的温度进行控制；旋转单元，包括一平台104及与所述平台104连接的旋转电机（图中未示出），且所述点胶头101和所述气体喷嘴102设置在所述平台103上，所述旋转单元通过旋转所述平台旋转所述气体喷嘴102，以对所述晶圆进行气体旋转吹扫。

[0046] 示例性的，所述点胶头101设置在所述平台104的中心区域，所述气体喷嘴102设置在所述平台104的边缘区域。在本发明其他实施例中，所述点胶头101和气体喷嘴102的位置可以根据具体点胶需求进行相应调整，在此，本发明并不做限定。

[0047] 所述气体喷嘴102的数量至少为两个，均匀分布在所述平台104的边缘区域，如图1所示，本实施例中，所述气体喷嘴102的数量为两个，两个所述气体喷嘴102朝向所述点胶头101所在位置倾斜设置，倾斜角度θ为45度-90度，例如45度或60度。所述点胶头101垂直设置在所述平台104的中心，滴出胶体107在晶圆100的指定区域，本实施例中所述胶体107为光刻胶，在本发明其他实施例中，所述点胶头101也可以用于其他胶体的输出。另外，所述气体喷嘴102也可活动设置在所述平台104上，并设置所述旋转电机直接控制所述气体喷嘴102旋转。

[0048] 所述点胶装置还包括设置在所述平台104上的连接件105，所述连接件内105设置有分别连接所述气体喷嘴102和外界气体供应装置的气体管道（图中未示出），所述气体温控部件103通过对的所述气体管道进行加热和冷却以实现对输出气体的温度控制。

[0049] 所述点胶装置还包括传动单元，所述传动单元设置在所述连接件105上，用于调整所述气体喷嘴102和/或所述点胶头101与所述晶圆100之间的距离。示例性的，所述传动单元为一Z向马达，可带动所述平台104在Z方向移动，调节所述平台104与晶圆100之间的距离。

[0050] 所述点胶装置还包括与所述连接件105连接的机械手臂（图中未示出），用于带动所述连接件105步进式运动，以在晶圆上实现步进式点胶。

[0051] 所述承载单元例如为一承载台106，所述承载台106上设置有卡盘（图中未示出）用于固定所述晶圆100。

[0052] 图2为本实施例提供的一种微透镜阵列的形成方法的流程图。如图2所示，本实施例提供的微透镜阵列的形成方法包括：

[0053] S01：提供晶圆，所述晶圆包括若干个芯片，所述芯片上包括像素区；

[0054] S02：依次在所述芯片的像素区的中心进行滴光刻胶作业；

[0055] S03：依次对所述像素区进行气体吹扫，以调整所述像素区上的光刻胶的形貌，以及

[0056] S04：进行光刻作业，以在所述像素区形成特定形貌的微透镜阵列。

[0057] 图3为晶圆上一芯片的俯视图，图4a至图4d为晶圆上一芯片上进行滴光刻胶作业和气体吹扫对应的结构示意图，其中，图4a至图4d为沿图3中AA´线的剖面示意图。图5a至图5d为本实施例提供的微透镜阵列的形成方法各步骤对应的结构示意图。以下将参考参考图
2、图3、图4a至图4d及图5a至图5d详细说明本实施例提供的微透镜阵列的形成方法。

[0058] 参考图2、图3、图4a及图5a所示，执行步骤S01，提供晶圆100，所述晶圆100包括若干个芯片110，所述芯片110上包括像素区（Pixel area）110a。所述芯片110的像素区110a上形成晶体管和电连接到晶体管的光电二极管（Photo diode），在晶体管和光电二极管上形成电介质结构和电线，并随后在电介质结构上形成滤光片(Color filter)，所述光电二极管和所述滤光片在图3中未示出。本实施例通过在滤光片的上表面上涂覆光致抗蚀剂膜（例如光刻胶），使光致抗蚀剂膜图案化并经受回流过程(reflow process)，从而形成向与各滤光片相对应的部分中的光电二极管提供汇聚光的微透镜。

[0059] 接着，参考图4b和图5a所示，执行步骤S02，依次在所述芯片110的像素区110a的中心进行滴光刻胶作业。具体的，首先，将晶圆100转移至点胶装置的承载台106上，所述承载台106上的卡盘（Chuck）固定所述晶圆100。接着，对所述晶圆100进行前烘。然后，将光刻胶出口（点胶头101）对准晶圆100上一芯片的像素区110a的中心区域，进行滴光刻胶作业。接着，如图5a所示，移动所述点胶头101，依次对晶圆100上芯片110进行滴光刻胶作业。可以根据所述像素区110a的大小设定光刻胶的出胶量。本实施例中，采用负性光刻胶，在本发明其他实施例中也可以选择正性光刻胶，在此，本发明不作限定。

[0060] 接着，参考图4c、图4d及图5b所示，执行步骤S03，对所述像素区110a进行气体吹扫，以调整所述像素区110a上光刻胶的形貌。其中，依次对所述芯片的像素区进行吹扫包括：

[0061] 对所述像素区110a进行第一次气体吹扫，使所述光刻胶120平铺于所述像素区110a；

[0062] 对所述像素区110a进行第二次气体吹扫，根据所要形成的微透镜阵列的特定形貌对所述像素区上的光刻胶的形貌做相应调整。

[0063] 具体的，所述第一次气体吹扫和所述第二次气体吹扫均为旋转吹扫，且通过气体喷嘴的旋转来实现。所述第一次气体吹扫的过程中，采用的气体为N2，气体的流量为0.1L/min 2L/min，气体喷嘴的旋转速度为1r/min  150r/min。当所述光刻胶平铺于所述像素区~ ~110a后，进行第二次气体吹扫，第二次气体吹扫采用的气体为N2，气体的流量为0.5L/min~
5L/min，持续时间为0.5min  1min，气体喷嘴的旋转速度为50 r/min 1500r/min。像素区~ ~
110a上光刻胶受气压影响中间凹陷，然后，点胶装置中气体温控部件对N2进行加热，对光刻胶进行表面固化，光刻胶的形貌基本确定。例如加热N2至80℃ 110℃，温度上升速率（ramp ~
rate）为10℃/min 80℃/min，表面固化时间为0.5 min 5min。
~ ~

[0064] 对光刻胶进行表面固化后还包括对光刻胶进行烘烤，包括：加热N2至90℃~120℃，气体喷嘴的旋转速度为500r/min 2500r/min，烘烤时间为0.5 min  5min。~ ~

[0065] 对光刻胶进行烘烤后，采用冷却装置对N2供应管道进行冷却处理。例如可以采用点胶装置中气体温控部件对N2供应管道进行冷却处理。

[0066] 需要说明的是，本实施例中通过气体吹扫调整像素区110a上光刻胶的形貌至一凹陷的弧形形状，在本发明其他实施例中，可以根据最后形成微透镜的所要到的效果来调整像素区110a上光刻胶的形貌至相应的曲面形状。例如可以通过调整N2流量、气体喷嘴的转速（转数）及温度上升速率实现像素区110a上光刻胶的形貌调整；通过调整N2加热温度和加热时间增加光刻胶的烘烤强度；通过调整气体喷嘴的转速（转数）及气体喷嘴数量增加光刻胶的均匀性，可选的，依据工艺可行性可以增加可移动的气体喷嘴的数量对光刻胶的形貌进行修正。

[0067] 接着，参考图5c和5d的所示，执行步骤S04，进行光刻作业，以在所述芯片110的像素区100a上形成特定形貌的微透镜阵列。例如可以采用光刻胶热熔法形成微透镜阵列。具体的，将光刻胶在圆形阵列的掩模下进行紫外曝光，显影后得到圆柱阵列的光刻胶结构，如图5c所示。然后，将光刻胶加热至熔融状态，此时光刻胶变成液态并可以流动，在光刻胶表面张力将圆柱形结构转变成光滑的球冠状结构，如图5d所示，这样便得到了光刻胶构成的微透镜阵列。

[0068] 图6a为本实施例中芯片的像素区上部分微透镜阵列的结构示意图，图6b为图6a区域P中的微透镜阵列的俯视效果图。在图像传感器中像素区中微透镜阵列的中间位置与边缘位置由于距离差异会造成图像出现像差，当距离中心越远，CRA角度会越大。如图6a和图6b所示，本实施例芯片像素区上微透镜阵列呈凹面弧形形貌，微透镜阵列的中间位置到边缘位置呈弧状，可以解决像差问题，特别是针对全面幅图像传感器等大尺寸图像传感器（1 die/shot），像素区中微透镜阵列的弧状形貌，有助于减小图像传感器边缘位置的像差。

[0069] 需要说明的是，本实施例中像素区上微透镜阵列呈规则的弧形形貌，在本发明其他实施例中，可以通过对像素区上光刻胶气体吹扫的控制使像素区上微透镜阵列呈其他形状的形貌，即，使微透镜阵列具有一定的曲率，来减小像差。

[0070] 另外，本实施例采用点胶装置依次对晶圆上若干芯片进行滴光刻胶作业，采用步进式光刻胶涂布方法实现点胶（by shot），且在点胶过程中通过气体吹扫调整实现光刻胶的形貌，以使后续形成的微透镜阵列具有特定形貌。

[0071] 综上所述，本发明提供了一种微透镜阵列的形成方法及点胶装置，包括提供晶圆，所述晶圆包括若干个芯片，所述芯片上包括像素区；依次在所述芯片的像素区的中心进行滴光刻胶作业；对所述芯片的像素区进行气体吹扫，以调整所述像素区上光刻胶的形貌，以及进行光刻作业，以在所述芯片的像素区形成特定形貌的微透镜阵列。本发明通过采用步进式光刻胶涂布方法实现点胶，且在点胶过程中通过气体吹扫调整光刻胶的形貌，以使后续形成的微透镜阵列具有特定形貌，实现CRA 优化，减小像差。

[0072] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。