KR0149773B1

KR0149773B1 - Disposition of micro-lens and the formation method of the same

Info

Publication number: KR0149773B1
Application number: KR1019950008345A
Authority: KR
Inventors: 권영세; 지정근
Original assignee: 심상철; 한국과학기술원
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1998-12-01
Also published as: KR960039110A

Abstract

본 발명은 미세렌즈 배열 및 그의 형성방법에 관한 것이다. 본 발명의 미세렌즈 배열은 유리판의 일면에 원뿔형태를 지닌 복수개의 전면 미세렌즈가 구성된 전면 미세렌즈군 ; 및, 전기 유리판의 반대면에 전기한 전면 미세렌즈 각각의 중심점과 엇갈리는 중심점을 지니며 원뿔형태를 지닌 복수개의 이면 미세렌즈가 구성된 이면 미세렌즈군을 포함한다. 또한, 본 발명의 미세렌즈 배열 형성방법은 유리판의 전면에 SOG(spin-on-glass)막을 형성하여 SOG막의 상면에 포토레지스트를 입히고 포토레지스트의 표면에 마스크를 대고 빛을 조사하여 포토레지스트를 선택적으로 감광 및 현상시켜 전면 포토레지스트 패턴배열을 형성하는 단계 ; 전기한 전면 포토레지스트 패턴배열 형성단계와 동일한 방법을 사용하여 전기 유리판의 후면에 전면 포토레지스트 패턴배열의 패턴 중심점에 중항에 후면 포토레지스트 패턴의 중심점이 위치하도록 후면 포토레지스트 패턴배열을 형성하는 단계 ; 및, 전기한 단계에 의해 유리판의 양면에 포토레지스트 패턴배열이 형성된 유리판을 불산용액으로 식각하여 원뿔형태의 미세렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a microlens array and a method of forming the same. The microlens array of the present invention comprises a front microlens group consisting of a plurality of front microlenses having a conical shape on one surface of a glass plate; And a rear microlens group having a plurality of rear microlenses having a conical shape and having a center point intersected with the center point of each of the front microlenses, which are provided on the opposite side of the electric glass plate. In addition, the method of forming a microlens array according to the present invention forms a spin-on-glass (SOG) film on the entire surface of the glass plate to coat the photoresist on the top surface of the SOG film, and to apply a mask to the surface of the photoresist to irradiate light to selectively select the photoresist. Photosensitive and developing to form a front photoresist pattern array; Forming a rear photoresist pattern array on the rear surface of the electrical glass plate such that the center point of the rear photoresist pattern is positioned at the center of the pattern of the front photoresist pattern array on the rear surface of the electrical glass plate; And etching the glass plate having the photoresist pattern array formed on both surfaces of the glass plate by the hydrofluoric acid solution by the above-described step to form a conical microlens.

Description

Microlens Array and Forming Method

제1도는 본 발명에 따른 미세렌즈 배열의 형성과정 중 유리판 상에 SOG막을 형성하는 과정을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a process of forming an SOG film on a glass plate during the formation of the microlens array according to the present invention.

제2도는 본 발명에 따른 미세렌즈 배열의 형성과정 중 유리판 상에 SOG막과 포토레지스트를 형성하는 과정을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a process of forming a SOG film and a photoresist on a glass plate during the formation of a microlens array according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 미세렌즈 배열의 형성과정 중 유리판 상의 포토레지스트를 마스크에 의해 선택적으로 감광하는 과정을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic view showing a process of selectively photosensitive photoresist on a glass plate by a mask during the process of forming a microlens array according to the present invention.

제4도는 본 발명에 따른 미세렌즈 배열의 형성과정 중 유리판 상의 포토레지스트를 현상한 상태를 나타낸 개략도이다.4 is a schematic view showing a state in which the photoresist on the glass plate is developed during the formation of the microlens array according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따른 미세렌즈 배열의 형성과정 중 유리판의 식각과정을 나타낸 개략도이다.5 is a schematic view showing an etching process of the glass plate during the formation of the microlens array according to the present invention.

제6도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 표면의 굴곡을 측정한 결과를 타나낸 그래프이다.6 is a graph showing the result of measuring the curvature of the surface of the microlens formed by the present invention.

제7도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열의 일 실시예에 대한 정면도이다.7 is a front view of one embodiment of the microlens array formed by the present invention.

제8도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열의 일 실시예에 대한 측면도이다.8 is a side view of one embodiment of a microlens array formed by the present invention.

제9도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열 중 하나의 미세렌즈에 의해 빛이 굴절되는 상태를 나타낸 개략도이다.9 is a schematic diagram showing a state in which light is refracted by one of the microlenses of the microlens array formed by the present invention.

제10도는 본발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열에 입사된 빛과 미세렌즈 배열을 통과한 빛의 거리에 따른 빛의 세기를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph illustrating a result of measuring light intensity according to a distance between light incident on the microlens array formed by the present invention and light passing through the microlens array.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 유리판 2 : SOG막1: glass plate 2: SOG film

3 : 포토레지스트 4 : 마스크3: photoresist 4: mask

5 : 식각면 71 : 전면 미세렌즈5: etching surface 71: front microlens

72 : 후면 미세렌즈72: rear microlens

본 발명은 미세렌즈 배열 및 그의 형성방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 유리판에 입사되는 빛을 미세렌즈에 의해 굴절시켜 유리판에 통과되는 빛의 세기를 균일화시킬 수 있도록 유리판 상의 양면에 미세렌즈군이 형성된 미세렌즈 배열 및 전기한 미세렌즈 배열을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microlens array and a method of forming the same. More specifically, the present invention provides a microlens array and an electrical microlens array in which microlens groups are formed on both surfaces of the glass plate so that light incident on the glass plate is refracted by the microlens to equalize the intensity of light passing through the glass plate. It relates to a method of forming a.

반도체 공정에 사용되는 포토리소그래피(photolithography) 장치에서는 웨이퍼(wafer)상에 조사되는 빛의 양에 따라 포토레지스트(photoresist)의 현상시간이 결정되며, 입사되는 빛은 선폭의 균일성에 영향을 미치게 된다. 또한, 태양광 모사기(solar simulator)와 같은 측정장치에서도 측정면에 조사되는 빛의 세기의 균일성이 필연적으로 요구된다.In the photolithography apparatus used in the semiconductor process, the development time of the photoresist is determined according to the amount of light irradiated on the wafer, and the incident light affects the uniformity of the line width. In addition, even in a measuring device such as a solar simulator, the uniformity of the intensity of light irradiated onto the measuring surface is inevitably required.

그러나, 통상적인 아크램프(arc lamp)나 텅스텐 필라멘트를 채용한 램프 등의 광원에서 방출된 빛은 넓은 면에 입사될 때, 빛이 입사된 면의 각 부분에서의 빛의 세기는 균일하지 않으므로, 전기한 장치에서와 같이, 목표물에 입사되는 빛의 세기가 목표물의 각 지점에서 균일성을 지녀야 하는 장치에서는 광원으로 부터 방출된 빛의 세기를 균일화시켜 목표물에 입사시키기 위한 별도의 장치가 필요하게 된다.However, when light emitted from a light source such as a conventional arc lamp or a lamp employing tungsten filament is incident on a wide surface, the intensity of light in each part of the surface where the light is incident is not uniform, As in the above apparatus, in a device in which the intensity of light incident on the target has to be uniform at each point of the target, a separate apparatus for uniformizing the intensity of light emitted from the light source and entering the target is required. .

광원에서 나오는 빛의 세기를 균일화시키기 위한 종래의 장치로서는 확산기(diffuser), 적분구(integrating sphere) 및 광파이프(light pite)등이 주로 사용되었는데, 전기한 종래의 장치를 각각 설명하면 다음과 같다 :Diffuser, integrating sphere, and light pipe are mainly used as the conventional apparatus for equalizing the intensity of light emitted from the light source. The conventional apparatus described above will be described as follows. :

확산기는 유리 등의 투명한 재질을 지닌 소재의 표면을 연마제 등에 의해 우툴두툴하게 형성한 것으로서, 이러한 확산기에 빛이 입사되면 확산기 표면에 형성된 입자에 의해 입사된 빛의 모든 방향으로 고루게 분산되게 된다.The diffuser is formed by using an abrasive to form a surface of a material having a transparent material such as glass. When light is incident on the diffuser, the diffuser is uniformly dispersed in all directions of light incident by particles formed on the diffuser surface.

그러나, 상기한 장치는 확산기로부터 일정한 거리에 떨어진 평면에 대해 균일한 강도를 지닌 빛을 발생시키지만, 빛을 모든 방향으로 분산시키는 구조를 지녀 빛이 입사될 때 전방으로 투과되는 빛의 비율이 상대적으로 작기 때문에, 빛의 세기 및 이용효율이 낮아진다는 문제점을 지니고있다.However, the above-described device generates light with uniform intensity for a plane separated by a certain distance from the diffuser, but has a structure that disperses the light in all directions so that the ratio of light transmitted forward when light is incident is relatively high. Because of the small size, there is a problem that the light intensity and utilization efficiency are lowered.

또한, 오리엘사(Oriel corporation)에 의해 상업화된 적분구는 구의내부에 분산배플(diffusing baffle)이 형성되고 구의 일 표면에는 출구가 형성된 구조를 지니며, 입사된 빛이 구의 내부에서 분산되면서 반사되어 출구에서 일정하게 분산된 빛이 방출되도록 구성된다.In addition, the integrating sphere commercialized by Oriel corporation has a structure in which a diffusing baffle is formed inside the sphere and an outlet is formed on one surface of the sphere, and the incident light is reflected while being dispersed in the inside of the sphere and exits. Is configured to emit a uniformly dispersed light.

그러나, 상기한 적분구는 빛의 균일성 및 빛의 이용효율의 측면에서 매우 양호한 결과를 제공하나, 장치의 부피 및 중량이 크기 때문에 큰 공간을 점유하게 되며, 고가의 장치로 빛의 세기를 균일화하기 위한 장치로 사용하기에는 경제성이 떨어진다는 단점을 지니고 있었다.However, the integrating sphere provides very good results in terms of light uniformity and light utilization efficiency, but occupies a large space due to the large volume and weight of the device, and makes the light intensity uniform with expensive devices. It had the disadvantage of being inexpensive to use as a device for.

한편, 내부에 거울과 같은 고반사율의 소재가 형성된 파이프 형상으로구성된 광파이프는 입사된 빛을 파이프 내부에서 여러번 반사시키고 방출시켜 빛의 세기를 균일화하는 장치로서, 전기한 광파이프에 의해 빛의 세기를 균일화하여 ±8%의 균일성과 50%의 빛의 이용효율을 얻은 결과가 문헌에 보고되어 있다[참조 : M. M. Chen et al, Appl. Opt., 2 : 265-271(1963)].On the other hand, a light pipe composed of a pipe shape in which a material having a high reflectance such as a mirror is formed therein is a device that equalizes the intensity of light by reflecting and emitting incident light several times inside the pipe. Has been reported in the literature to achieve uniformity of ± 8% and utilization efficiency of 50% of light [MM Chen et al, Appl. Opt., 2: 265-271 (1963)].

그러나, 상기한 광파이프 역시 적분구와 동일하게 장치의 부피가 크고 설치가 복잡하며, 고가의 장치로 빛의 세기를 균일화하기 위한 장치로 사용하기에는 경제성이 떨어진다는 문제점을 지니고 있었다.However, the light pipe also has a problem that the same as the integrating sphere, the volume of the device is large and complicated to install, and it is inexpensive to use as a device for equalizing the light intensity with an expensive device.

결국, 본 발명의 주된 목적은 빛의 세기를 균일화시키는 동시에 빛의 세기 및 이용효율이 우수하고 부피와 중량이 작아 포토리소그래피 등의 장치에 용이하게 설치할 수 있으며, 제조방법이 간단하여 경제적으로 제조할 수 있는 미세렌즈 배열을 제공하는데 있다.As a result, the main object of the present invention is to uniformize the light intensity and at the same time have excellent light intensity and utilization efficiency, and can be easily installed in a device such as photolithography due to its small volume and weight, and a simple manufacturing method to produce economically. It is to provide a microlens array that can be.

아울러, 본발명의 또 다른 목적은 간단한 공정에 의해 유리판 상의 양면에 미세렌즈군이 형성된 미세렌즈 배열을 경제적으로 형성하는 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention to provide a method for economically forming a microlens array in which a microlens group is formed on both surfaces on a glass plate by a simple process.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본발명의 미세렌즈 배열은 유리판의 일면에 원뿔형태를 지닌 복수개의 전면 미세렌즈가 구성된 전면 미세렌즈군 ; 및,The microlens array of the present invention for achieving the object of the present invention is a front microlens group consisting of a plurality of front microlenses having a conical shape on one surface of the glass plate; And,

전기 유리판의 반대면에 전기한 전면 미세렌즈 각각의 중심점과 엇갈리는 중심점을 지니며 원뿔형태를 지닌 복수개의 이면 미세렌즈가 구성된 이면 미세렌즈군을 포함한다.The rear microlens group includes a rear microlens group having a plurality of rear microlenses having a conical shape and having a center point intersected with the center point of each of the front microlenses, which are provided on the opposite side of the electric glass plate.

또한, 본 발명의 미세렌즈 배열 형성방법은 유리판의 전면 SOG(spin-on-glass)막을 형성하여 SOG막의 상면에 포토레지스트를 입히고 포토레지스트의 표면에 마스크를 대고 빛을 조사하여 포토레지스트를 선택적으로 감광 및 현상시켜 전면 포토레지스트 패턴배열을 형성하는 단계 ;In addition, the method of forming a microlens array according to the present invention forms a front spin-on-glass (SOG) film on a glass plate to coat a photoresist on the top surface of the SOG film, and to apply a mask to the surface of the photoresist to selectively irradiate light to the photoresist. Photosensitive and developing to form a front photoresist pattern array;

전기한 전면 포토레지스트 패턴배열 형성단계와 동일한 방법을 사용하여 전기 유리판의 후면에 전면포토레지스트 패턴배열의 패턴 중심점의 주앙에 후면 포토레지스트 패턴의 중심점이 위치하도록 후면 포토레지스트 패턴배열을 형성하는 단계 ; 및,Forming a rear photoresist pattern array on the rear surface of the electrical glass plate such that the center point of the rear photoresist pattern is located at the center of the pattern center point of the front photoresist pattern array on the rear surface of the electrical glass plate; And,

전기한 단계에 의해 유리판의 양면에 포토레지스트 패턴배열이 형성된 유리판을 불산용액으로 식각하여 원뿔형태의 미세렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.And etching the glass plate having the photoresist pattern array formed on both surfaces of the glass plate with the hydrofluoric acid solution by the aforementioned step to form a conical microlens.

이하, 본 발명의 미세렌즈 배열 및 미세렌즈 배열의 형성방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the microlens array and the method of forming the microlens array of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제1도 내지 제5도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 미세렌즈 배열 형성방법은 유리판(1)의 전면에 SOG(spin-on-glass)막(2)을 형성하여 SOG막(2)의 상면에 포토레지스트(3)를 입히고 포토레지스트(3)의 표면에 마스크(4)를 대고 빛을 조사하여 포토레지스트(3)를 선택적으로 감광 및 현상시켜 전면 포토레지스트 패턴배열을 형성하는 단계 ; 전기한 전면 포토레지스트 패턴배열 형성단계와 동일한 방법을 사용하여 전기 유리판(1)의 후면에 전면 포토레지스트 패턴배열의 패턴 중심점의 중앙에 후면 포토레지스트 패턴의 중심점이 위치하도록 후면 포토레지스트 패턴배열을 형성하는 단계 ; 및, 전기한 단계에 의해 유리판(1)의 양면에 포토레지스트 패턴배열이 형성된 유리판(1)을 불산용액으로 식각하여 원뿔형태의 미세렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 5, the method of forming a microlens array according to the present invention forms a spin-on-glass (SOG) film 2 on the entire surface of the glass plate 1 to form the SOG film 2. Coating a photoresist 3 on the upper surface, applying a mask 4 to the surface of the photoresist 3, and irradiating light to selectively photosensitive and develop the photoresist 3 to form a front photoresist pattern array; The rear photoresist pattern array is formed on the rear surface of the electrical glass plate 1 so that the center point of the rear photoresist pattern is located at the center of the pattern center point of the front photoresist pattern array using the same method as the above-described formation of the front photoresist pattern array. Doing; And etching the glass plate 1 having the photoresist pattern array formed on both surfaces of the glass plate 1 by hydrofluoric acid by the above-described step to form a conical microlens.

본 발명의 미세렌즈 배열을 형성하기 위하여는, 제1도에 도시된 바와 같이, 우선 유리판(1)의 상면에 SOG 용액을 떨어뜨리고 스피터(spinner)를 사용하여 유리판(1)을 회전시켜, 150 내지 250nm 정도의 두께를 지니도록 SOG를 유리판(1)의 상면에 균일하게 도포한 다음, 유리판(1)을 약 150 내지 170℃의 온도에서 약 15 내지 25분간 가열하고 SOG를 소성시켜 SOG막(2)을 형성시킨다.In order to form the microlens array of the present invention, as shown in FIG. 1, the SOG solution is first dropped on the upper surface of the glass plate 1, and the glass plate 1 is rotated by using a spinner, and thus 150 SOG is uniformly coated on the upper surface of the glass plate 1 to have a thickness of about 250 nm, then the glass plate 1 is heated at a temperature of about 150 to 170 ° C. for about 15 to 25 minutes, and the SOG is fired to burn the SOG film ( 2) is formed.

전기한 바와 같은 과정에 의해 유리판(1)의 상면에 SOG막(2)을 형성한 다음, 제2도에 도시한 바와 같이, SOG막(2) 상에 포토레지스트(3)를 입혀 포토레지스트(3)를 SOG막(2)의 상면에 형성한 후 제3도에 도시된 것과 같이, 포토레지스트(3)와 SOG막(2)이 형성된 유리판(1)의 상면에 마스크(4)를 대고 빛을 조사하여 포토레지스트(3)를 선택적으로 감광시킨다.After the SOG film 2 is formed on the upper surface of the glass plate 1 by the above-described process, as shown in FIG. 2, the photoresist 3 is coated on the SOG film 2 to form a photoresist ( 3) is formed on the top surface of the SOG film 2, and then the mask 4 is placed on the top surface of the glass plate 1 on which the photoresist 3 and the SOG film 2 are formed, as shown in FIG. Is irradiated to selectively photosensitive photoresist 3.

포토레지스트(3)의 감광이 완료되면, 포토레지스트(3)를 현상하여 제4도에 도시된 바와 같이, 원형 패턴의 포토레지스트 배열을 SOG막(2) 상에 형성한다. 이때, 포토레지스트에 입사되는 빛을 선택적으로 차단하기 위한 마스크(3)는 이후 단계에서 형성되는 미세렌즈의 크기 및 배열을 결정하게 되므로 사용목적에 부합되도록 구성하여야 하며, 본 실시예에서는 하며, 본 실시예에서는 포토레지스트 패턴의 배열을 지름 260㎛ 및 패턴간격 320㎛으로 구성하였다.When the photoresist 3 is completely exposed, the photoresist 3 is developed to form a circular pattern photoresist array on the SOG film 2 as shown in FIG. At this time, the mask (3) for selectively blocking the light incident on the photoresist determines the size and arrangement of the microlenses formed in a later step should be configured to meet the purpose of use, in this embodiment, In the embodiment, the array of photoresist patterns was configured with a diameter of 260 µm and a pattern interval of 320 µm.

전기한 과정 이후에는 유리판의 반대면에도 전기한 과정과 동일한 과정을 수행하여 유리판(1)의 이면에도 포토레지스트 패턴의 배열과 SOG막을 형성한다. 이때, 유리판(1)의 뒷면의 포토레지스트 패턴배열이 앞면의 포토레지스트 패턴배열과 엇갈리게 형성하기 위하여 각 패턴의 중심점을 대각선으로 226㎛ 빗겨나게 형성하여, 전 유리판의 포토레지스트 패턴에 의해 덮일 수 있도록 구성한다.After the foregoing process, the same process as that described above is performed on the opposite side of the glass plate to form an array of photoresist patterns and an SOG film on the rear side of the glass plate 1. At this time, in order to form a photoresist pattern array on the back side of the glass plate 1 to be staggered from the photoresist pattern array on the front side, the center points of the patterns are diagonally 226 μm wide so as to be covered by the photoresist pattern of the entire glass plate. Configure.

전기한 바와 같은 과정에 의해 양면에 SOG막(2)과 포토레지스트 패턴의 형성된 유리판(1)을 불산용액(HF : H₂O = 1 : 10, v/v)으로 식각한다. 불산용액에서는 유리판(1)의 식각상태는 제5도에 도시된 바와 같이, SOG막(2)이 식각되는 속도가 유리판(1)이 식각되는 속도보다 빠르므로, 수평방향으로 식각되는 속도가 수직방향으로 식각되는 속도보다 빠르게 되어, 결국 원뿔형태를 지닌 식각면(5)에 의해 유리판(1)에 미세렌즈가 형성되며, 이와같이 유리판(1) 상의 연속적인 미세렌즈 패턴형성에 의해 유리판(1)에 미세렌즈 배열이 구성되게 된다.The glass plate 1 formed of the SOG film 2 and the photoresist pattern on both surfaces is etched by hydrofluoric acid solution (HF: H ₂ O = 1: 10, v / v) by the above process. In the hydrofluoric acid solution, as shown in FIG. 5, the etching state of the glass plate 1 is faster than the rate at which the SOG film 2 is etched than the rate at which the glass plate 1 is etched. It becomes faster than the speed of etching in the direction, and eventually the microlenses are formed on the glass plate 1 by the etched surface 5 having a conical shape. Thus, the glass plate 1 is formed by the continuous microlens pattern formation on the glass plate 1. The microlens array is constituted by.

제6도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 표면의 굴곡을 측정한 결과를 나타낸 그래프로서, 상기한 과정에 의해 형성된 미세렌즈 배열에 대한 단일 미세렌즈의 지름방향에 따른 높이가 도시되어 있다. 제6도의 결과로부터 알 수 있듯이, 미세렌즈의 최대높이는 1.9㎛이며, 미세렌즈의 지름은 260㎛으로서, 이러한 결과로 부터 유리판이 수평방향으로 식각되는 속도가 수직방향으로 식각되는 속도에 비하여 약 58배 빠름을 알 수 있다. 이와 같이, 미세렌즈의 지름과 최대높이는 SOG막의 두께와 포토레지스트 패턴의 지름에 의해 조절할 수 있으므로, 미세렌즈 배열의 사용목적에 따라 SOG막의 두께와 포토레지스트 패턴의 지름을 적절히 조절함으로써, 다양한 미세렌즈의 형성이 가능하게 된다.FIG. 6 is a graph showing the results of measuring the curvature of the surface of the microlens formed by the present invention, in which the height along the radial direction of the single microlens with respect to the microlens array formed by the above process is shown. As can be seen from the result of FIG. 6, the maximum height of the microlenses is 1.9 mu m, and the diameter of the microlenses is 260 mu m. From this result, the rate at which the glass plate is etched in the horizontal direction is about 58 compared to the rate at which the micro lenses are etched in the vertical direction. I can see the ship is fast. As described above, since the diameter and the maximum height of the microlenses can be adjusted by the thickness of the SOG film and the diameter of the photoresist pattern, various microlenses can be adjusted by appropriately adjusting the thickness of the SOG film and the diameter of the photoresist pattern according to the purpose of using the microlens array. Can be formed.

제7도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열의 일 실시예에 대한 정면도이며, 제8도는 본 바렴에 의해 형성된 미세렌즈 배열의 일 실시예에 대한 측면도이다. 제7도 및 제8도에서, 전면 미세렌즈(71)는 도면상에서 흰 원(○)으로 표시하였으며, 후면 미세렌즈(72)는 검은 원(●)으로 표시하였다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 미세렌즈 배열은 유리판의 일면에 원뿔형태를 지닌 복수개의 전면 미세렌즈(71)가 구성된 전면 미세렌즈군 ; 및, 전기 유리판의 반대면에 전기한 전면 미세렌즈(71) 각각의 중심점과 엇갈리는 중심점을 지니며 원불형태를 지닌 복수개의 이면 미세렌즈(72)가 구성된 이면 미세렌즈군을 포함한다.7 is a front view of one embodiment of the microlens array formed by the present invention, and FIG. 8 is a side view of an embodiment of the microlens array formed by the present invention. 7 and 8, the front microlenses 71 are indicated by white circles (○) on the drawing, and the rear microlenses 72 are indicated by black circles (●). As shown, the microlens array of the present invention includes a front microlens group including a plurality of front microlenses 71 having a conical shape on one surface of a glass plate; And a rear microlens group having a plurality of rear microlenses 72 having a circular shape and having a center point intersected with a center point of each of the front microlenses 71 provided on the opposite side of the electric glass plate.

제8도에 도시된 미세렌즈 배열의 측면도에서 볼 수 있듯이, 유리판에 형성된 각각의 미세렌즈는 원뿔형태를 지니며, 한개의 유리판의 전후면에 미세렌즈군이 형성되어 유리판에 입사된 거의 모든 빛이 미세렌즈가 형성된 부분을 통과하도록 미세렌즈가 배열된다.As can be seen from the side view of the microlens array shown in FIG. 8, each microlens formed on the glass plate has a conical shape, and a group of microlenses is formed on the front and rear surfaces of one glass plate so that almost all light incident on the glass plate is formed. The microlenses are arranged to pass through the portion where the microlenses are formed.

제9도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열 중 하나의 미세렌즈에 의해 빛이 굴절되는 상태를 나타낸 개략도로서, 도시된 바와 같이, 미세렌즈에 입사된 평행광은 미세렌즈의 작용에 의해 굴절되어 촛점거리를 벗어나면서 고리형태로 확산되어 나가게 된다. 따라서, 미세렌즈가 다수 형성된 경우, 즉, 본 발명의 미세렌즈 배열과 같은 경우에는 미세렌즈의 촛점거리보다 먼 곳에서는 각 미세렌즈에 입사된 빛의 세기의 평균값에 해당하는 광량을 받게 되므로, 미세렌즈 배열에 입사된 빛의 불균일한 빛의 세기의 분포를 지니더라도, 본 발명의 미세렌즈 배열을 통과하면서 빛의 세기가 균일하게 된다.9 is a schematic view showing a state in which light is refracted by one of the microlens arrays formed by the present invention. As illustrated, parallel light incident on the microlens is refracted by the action of the microlens and is focused. Out of the distance, it spreads out in a ring. Therefore, when a plurality of microlenses are formed, that is, in the case of the microlens array of the present invention, the light amount corresponding to the average value of the light intensity incident on each microlens is received at a distance farther than the focal length of the microlenses. Even though it has a distribution of uneven light intensity of light incident on the lens array, the light intensity becomes uniform while passing through the microlens array of the present invention.

제10도는 본 발명에 의해 형성된 미세렌즈 배열에 입사된 빛과 미세렌즈 배열을 통과한 빛의 거리에 따른 빛의 세기를 측정한 결과를 나타낸 그래프로서, 본 실시예에서는 광원으로 텅스텐_할로겐(tungsten-halogen) 램프를 사용하여 측정하였다. 도시된 바와 같이, 미세렌즈 배열에 입사된 빛(91)은 3개의 극대점과 2개의 극소점을 지니고, 제10도에 도시한 거리축의 xi 내지 xf의 영역에서 ±21%의 빛의 세기의 균일도를 지니고 있다. 한편, 본 발명의 미세렌즈 배열을 1회 통과한 빛(92)은 균일도가 ±14% 향상되고 빛의 세기가 입사되는 빛의 74%로 약해지므로, 빛의 이용효율이 74%의 값을 지니며, 극소점과 극대점들이 없어지고, 단위길이당 빛의 변화율도 작아지므로 균일도가 매우 향상된다. 균일도를 향상시키기 위하여, 미세렌즈 배열을 1회 통과한 빛(92)을 본 발명의 미세렌즈 배열에 한번 더 통과시킨 빛(93)의 균일도와 빛의 이용효율을 측정한 결과, 균일도는 ±11%로 향상되었고, 효율은 53%로 낮아졌으나, 미세렌즈 배열을 2회 통과한 빛(39)은 미세렌즈 배열을 1회 통과한 빛(92)에서 나타났던 빛이 한쪽가장자리로치우치는 현상이 현저히 감소되었다. 즉, 미세렌즈 배열을 2개로 구성하면 빛의 균일도와 효율면에서 광파이프와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.FIG. 10 is a graph illustrating a result of measuring light intensity according to a distance between light incident on a microlens array formed by the present invention and light passing through the microlens array. In this embodiment, tungsten_halogen (tungsten) is used as a light source. -halogen) lamps. As shown, the light 91 incident on the microlens array has three maximum points and two minimum points, and uniformity of the intensity of light of ± 21% in the region of xi to xf of the distance axis shown in FIG. It has On the other hand, since the light 92 that has passed through the microlens array once of the present invention improves the uniformity by ± 14% and the light intensity is weakened to 74% of the incident light, the light utilization efficiency has a value of 74%. Also, since the minimum and maximum points are eliminated and the rate of change of light per unit length is also small, the uniformity is greatly improved. In order to improve the uniformity, the uniformity of the light 93 and the utilization efficiency of the light 93, which has passed the light 92 once passed through the microlens array once more to the microlens array of the present invention, are measured. Although the efficiency is reduced to 53% and the efficiency is lowered to 53%, the light 39 that passes through the microlens array twice has a significant phenomenon that the light that appears in the light 92 that passes through the microlens array once is shifted to one edge. Reduced. In other words, if two microlens arrays are configured, the same effect as that of an optical pipe can be obtained in terms of light uniformity and efficiency.

따라서, 빛의 이용효율보다는 빛의 세기의 균일도가 중요한 역할을 하는 정밀측정장치 등에는 복수개의 미세렌즈 배열을 채용하여 균일도를 높일수 있으며, 빛의 이용효율 및 빛의 세기의 균일도가 모두 요구되는 경우에는 하나의 미세렌즈 배열을 사용함으로써, 목적하는 효과를 얻을 수 있으므로, 장치의 사용목적에 따라 미세렌즈 배열의 갯수를 적절히 조절함으로써, 원하는 효과를 얻을 수 있게 된다.Therefore, the precision measuring device, in which the uniformity of the light intensity plays an important role rather than the light utilization efficiency, can be used to increase the uniformity by employing a plurality of microlens arrays, and when both the light utilization efficiency and the uniformity of the light intensity are required. Since the desired effect can be obtained by using one microlens array, the desired effect can be obtained by appropriately adjusting the number of microlens arrays according to the purpose of use of the apparatus.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본발명의 미세렌즈 배열은 빛의 세기를 균일화시킬 수 있는 동시에 종래의 확산기에 비하여 빛의 세기 및 이용효율이 우수하고, 종래의 적분기 및 광파이프에 비하여 부피와 중량이 작아 포토리소그래피 등의 장치에 용이하게 설치할 수 있으며, 미세렌즈 배열의 개수를 조절함으로써, 투과되는 빛의 세기의 균일도와 빛의 이용효율을 용이하게 조절할 수 있다. 아울러, 본 발명의 미세렌즈 배열 형성방법은 간단한 공정에 의해 전기 미세렌즈 배열을 경제적으로 형성함으로써, 저가의 미세렌즈 배열을 제공할 수 있다.As described in detail above, the microlens array of the present invention can uniformize the light intensity and has excellent light intensity and utilization efficiency as compared with the conventional diffuser, and has a large volume and weight compared to the conventional integrator and light pipe. It can be easily installed in a device such as photolithography, and by adjusting the number of microlens array, it is possible to easily adjust the uniformity of the intensity of the transmitted light and the light utilization efficiency. In addition, the method for forming a microlens array of the present invention can provide an inexpensive microlens array by economically forming the electrical microlens array by a simple process.

Claims

A front microlens group comprising a plurality of front microlenses having a conical shape on one surface of a glass plate; And a rear microlens group having a plurality of rear microlenses having a conical shape and having a center point intersected with a center point of each of the front microlenses provided on the opposite side of the electric glass plate.

(i) A spin-on-glass film is formed on the entire surface of the glass plate, and a photoresist is coated on the top surface of the SOG film. Forming a pattern array; (ii) When the center point of the rear photoresist pattern is located at the center of the pattern center point of the front photoresist pattern array on the back side of the electrical glass plate by using the same method as the step of forming the front photoresist pattern array, the photoresist pattern array is formed. Doing; And (iii) etching the glass plates having photoresist pattern arrays formed on both surfaces of the glass plate by hydrofluoric acid solution to form conical microlenses.