KR100587393B1 - 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 옵틱 스코프(optic scope) 상에서 포커스(focus)의 변화에 따른 마이크로 렌즈의 탑뷰(top view) 이미지의 원 크기를 측정하여 인라인 상에서 마이크로 렌즈의 곡률을 계산할 수 있는 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법은 스코프로 마이크로 렌즈에 포커싱(focusing)하는 제1단계; 상기 마이크로 렌즈의 포커싱의 심도를 변화시키는 제2단계; 상기 마이크로 렌즈의 모양이 변하면서 생기는 원의 직경을 측정하는 제3단계; 및 상기 측정된 원의 직경으로 곡률을 계산하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
인라인, 마이크로 렌즈, 곡률, 모니터링
Description
도 1은 종래의 이미지 센서의 제조공정을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 CD-SEM으로 마이크로 렌즈 간의 스페이스를 측정하는 공정을 나타내는 도면.
도 3은 종래의 양산 기판을 리젝(reject)하여 마이크로 렌즈의 곡률을 확인하는 방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 가장 위 부분에 맞추었을 때의 이미지를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 가장 위 부분에 맞추었을 때의 탑뷰(top view)상 이미지를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 중앙 부분에 맞추었을 때의 이미지를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈 중앙 부분에 맞추었을 때의 탑뷰상 이미지를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 아래 부분에 맞추었을 때의 이미지를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈 아래 부분에 맞추었을 때의 탑뷰상 이미지를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실제 기판 상에서 마이크로 렌즈의 상부에 포커스를 맞추었을 때의 탑뷰상 이미지를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 도 4 내지 도 9를 이용하여 3차원 마이크로 렌즈의 이미지를 나타내는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
102 : 컬러필터 어레이 103 : 평탄층
104 : 마이크로 렌즈
본 발명은 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법에 관한 것으로, 특히 옵틱 스코프(optic scope) 상에서 포커스(focus)의 변화에 따른 마이크로 렌즈의 탑뷰(top view) 이미지의 원 크기를 측정하여 인라인 상에서 마이크로 렌즈의 곡률을 계산할 수 있는 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서는 크게 두 부분으로 구분된다. 이는 빛을 감지할 수 있는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하는 로직회로 부분으로 구분된다. 이미지 센서에서 광감도 를 높이기 위해서는 전체 이미지 센서 소자에서 광감지 부분의 면적이 차지하는 비율이 커져야 하나, 면적이 제한되어 있기 때문에 한계가 있다. 이로 인하여 이미지 센서의 광감도를 높여 주기 위해서는 광감지 이외의 부분으로 입사되는 빛을 광감지 부분으로 입사시켜 광감도를 높여야 한다. 이를 위하여 개발된 것이 칼라필터 어레이 상단부에 마이크로 렌즈를 형성시켜 사용하는 것이다.
CMOS 이미지 센서의 제조공정 중에서 마지막 공정에 속하는 칼라필터 어레이(color filter array) 공정 및 마이크로 렌즈 공정은 CMOS 이미지 센서의 색 특성에 가장 직접적으로 연관되는 공정이다. 특히, 마이크로 렌즈의 곡률은 이미지 센서의 공정 인자 중에서 가장 중요하게 관리해야 하는 항목이다. 그러나, 현 시스템에서는 마이크로 렌즈의 곡률을 모니터링 하기 위해서는 공정이 완료된 기판을 리젝(reject)하여 단면 SEM 이미지를 통해서만 확인할 수 있다. 이 경우에 모니터링한 기판은 제품으로써의 가치가 없어지기 때문에 회사로써는 상당한 손실이 되는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 이미지 센서의 제조공정을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 이미지 센서의 제조공정은 소정공정이 완료된 기판(101)에 컬러필터 어레이(102) 공정을 진행하게 되는데, 컬러필터 어레이(102)는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 등으로 형성된다. 이 후, 완료된 결과물 상에 포토레지스트를 사용하여 평탄층(103)을 형성하고, 그 위에 마이크로 렌즈(104)를 형성시킨다.
도 2는 종래의 CD-SEM으로 마이크로 렌즈 간의 스페이스를 측정하는 공정을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 공정 인라인 상에서는 CD-SEM으로 마이크로 렌즈 간의 스페이스를 측정하여 공정을 관리하나, 이러한 경우에는 마이크로 렌즈의 곡률을 관리할 방법이 없는 단점이 있다.
도 3은 종래의 양산 기판을 리젝하여 마이크로 렌즈의 곡률을 확인하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈의 곡률을 관리하기 위해 일정 주기별로 양산 기판을 리젝하여 단면 SEM을 통하여 마이크로 렌즈의 곡률을 확인한다.
그러나 이와 같은, 종래의 이미지 센서의 제조공정은 이미지 센서의 주요 공정인자인 마이크로 렌즈의 곡률을 실시간 모니터링 할 수 없기 때문에 마이크로 렌즈 공정의 이상 유무를 정확히 파악할 수 없고, 마이크로 렌즈의 곡률을 모니터링하기 위해서는 양산 제품을 리젝해야 하기 때문에 제품에 있어 손실이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 옵틱 스코프(optic scope) 상에서 포커스(focus)의 변화에 따른 마이크로 렌즈의 탑뷰(top view) 이미지의 원 크기를 측정하여 인라인 상에서 마이크로 렌즈의 곡률을 계산할 수 있는 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법은 스코프로 마이크로 렌즈에 포커싱(focusing)하는 제1단계; 상기 마이크로 렌즈의 포커싱의 심도를 변화시키는 제2단계; 상기 마이크로 렌즈의 모양이 변하면서 생기는 원의 직경을 측정하는 제3단계; 및 상기 측정된 원의 직경으로 곡률을 계산하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법은 도 4 내지 도 9의 방법을 통하여 구현될 수 있다. 즉, 도 4 내지 도 9에서는 스코프(201)에서 마이크로 렌즈(104)에 포커싱하는 초점의 심도를 변화시킴에 따라 탑뷰(top view) 이미지에서 마이크로 렌즈의 모양이 변하면서 다른 원과 명암(contrast)의 차이가 생기는 원이 보이는데, 본 발명은 상기 원의 직경을 측정하여 실제의 마이크로 렌즈의 곡률을 계산하는 방법이다.
도 4는 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 가장 윗 부분에 맞추었을 때의 이미지를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컬러필터 어레이(102) 위에 포토레지스트를 사용한 평탄층(103)이 증착되어 있고, 평탄층(103) 위에 마이크로 렌즈(104)가 증착되어 있다. 컬러필터 어레이(102) 아래부분의 형성과정은 종래기술과 같다.
스코프(201)의 포커스를 마이크로 렌즈(104)의 가장 위 부분에 맞추었을 때, 마이크로 렌즈(104)의 밑바닥으로부터 포커스의 위치(202)까지의 높이는 Z0인데, 이는 마이크로 렌즈(104)의 높이와 같다. 포커스의 위치(202)가 마이크로 렌즈의 곡률을 형성하는 가장 윗 부분인 중앙에 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 가장 위 부분에 맞추었을 때의 탑뷰(top view)상 이미지를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외부의 큰 원(104)은 마이크로 렌즈이고, 내부의 작은 원(202)은 포커스의 위치이다. 마이크로 렌즈(104)의 가장 윗 부분에 포커스를 맞추었을 때, 원의 탑뷰 상에서 명암의 차이에 의해서 원(202)이 보임을 알 수 있다. 여기서, 원(202)의 직경은 W0이다.
도 6은 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 중앙 부분에 맞추었을 때의 이미지를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이 컬러필터 어레이(102) 위에 포토레지스트를 사용한 평탄층(103)이 증착되어 있고, 평탄층(103) 위에 마이크로 렌즈(104)가 증착되어 있다. 컬러필터 어레이(102)의 아래부분은 종래기술과 같다. 스코프(201)의 포커스를 마이크로 렌즈(104)의 중앙부분에 맞추었을 때, 마이크로 렌즈(104)의 밑바닥으로부터 포커스의 위치(202)까지의 높이는 Z1이다. 포커스의 위치(203)가 도 4의 경우보다 낮아졌음을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈 중앙 부분에 맞추었을 때의 탑뷰상 이미지를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이 외부의 큰 원(104)은 마이크로 렌즈이고, 내부의 작은 원(203)은 포커스의 위치이다. 마이크로 렌즈(104)의 중앙 부분에 포커스를 맞추었을 때, 탑뷰 상에서 명암의 차이에 의해서 원(203)이 보임을 알 수 있다. 여기서, 원(203)의 직경은 W1인데 도 5의 원 (202)의 직경보다 크다는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈의 아래 부분에 맞춘 이미지를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이 컬러필터 어레이(102) 위에 포토레지스트를 사용한 평탄층(103)이 증착되어 있고, 평탄층(103) 위에 마이크로 렌즈(104)가 증착되어 있다. 컬러필터 어레이(102)의 아래부분은 종래기술과 같다. 스코프(201)의 포커스를 마이크로 렌즈(104)의 아래부분에 맞추었을 때, 마이크로 렌즈(104)의 밑바닥으로부터 포커스의 위치(202)까지의 높이는 Z2이다. 포커스의 위치(204)가 도 6의 경우보다 낮아졌음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 스코프의 포커스를 마이크로 렌즈 아래 부분에 맞추었을 때의 탑뷰상 이미지를 나타내는 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이 외부의 큰 원(104)은 마이크로 렌즈이고, 내부의 작은 원(204)은 포커스의 위치이다. 마이크로 렌즈(104)의 아랫 부분에 포커스를 맞추었을 때, 탑뷰 상에서 명암의 차이에 의해서 보이는 원(204)을 나타내는 도면이다. 여기서, 원(204)의 직경은 W2인데 도 7의 원(203)의 직경보다 크다는 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 실제 기판 상에서 마이크로 렌즈의 상부에 포커스를 맞추었을 때의 탑뷰상 이미지를 나타내는 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 명암차에 의해서 보이는 원(205) 이미지를 보이고 있다. 즉, 도 4, 도 6 및 도 8의 마이크로 렌즈의 두께 범위 내에서 스코프의 포커스를 변화시킬 경우에 마이크로 렌즈의 모양에 따른 명암차가 발생하며, 이를 3차원 이미지로 구성하면 마이크로 렌즈의 곡률을 계산할 수 있다.
도 11은 본 발명의 도 4 내지 도 9를 이용하여 3차원 마이크로 렌즈의 이미지를 나타내는 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이 X축, Y축 및 Z축으로 형성된 3차원의 공간을 보이고 있는데, 각각 직경의 크기가 다른 3개의 원(202, 203, 304)을 보이고 있다. Z축의 좌표의 크기가 가장 크고, 반경의 크기가 가장 작은 원(202)이 도 4의 원이고, Z축의 좌표의 크기와 반경의 크기가 모두 중간인 원(203)이 도 6의 원이며, Z축의 좌표의 크기가 가장 작고, 반경의 크기가 가장 큰 원(204)이 도 8의 원이다.
즉, X축과 Y축의 좌표의 크기가 가장 작은 원(202)이 도 4의 원이고, X축과 Y축의 좌표의 크기가 모두 중간인 원(203)이 도 6의 원이며, X축과 Y축의 좌표의 크기가 가장 큰 원(204)이 도 8의 원이다. 여기서, 3개의 원(202, 203, 304)은 Z축의 양의 방향으로 형성되어 Z축을 축으로 하여 중심을 나타내었기 때문에 각각의 X축과 Y축의 좌표는 양의 값 1개와 음의 값 1개씩을 갖는다.
상기와 같이 본 발명에서는 옵틱 스코프(optic scope)상에서 포커스 변화에 따른 마이크로 렌즈의 탑뷰 이미지의 원의 직경을 측정하여 포커스의 변화(Z축 변화량)에 따른 원의 크기를 계산하면 인라인 상에서 마이크로 렌즈의 곡률을 계산할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 마이크로 렌즈의 곡률을 인라인상 모니터링하면 마이크로 렌즈의 곡률을 일정하게 할 수 있으며, 이로 인하여 이미지 센서의 칩 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 내용을 통해 본 업에 종사하는 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있 을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용만으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법은 인라인 상에서 기판을 깨뜨리지 않고 마이크로 렌즈의 모양을 알 수 있고, 이로 인하여 마이크로 렌즈의 곡률을 모니터링 할 수 있어 이미지 센서의 신뢰성 유지에 효과적이며, 양산 기판의 곡률을 확인하기 위한 기판 리젝(reject)을 하지 않아도 되기 때문에 회사의 영업이익을 증대시킬 수 있다.
Claims (4)
- 스코프로 마이크로 렌즈에 포커싱(focusing)하는 제1단계;상기 마이크로 렌즈의 포커싱의 심도를 변화시키는 제2단계;상기 마이크로 렌즈의 모양이 변하면서 생기는 원의 직경을 측정하는 제3단계; 및상기 측정된 원의 직경으로 곡률을 계산하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 포커싱의 심도는 두께범위 내에서 변화시키는 것을 특징으로 하는 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 원은 탑뷰(top view) 이미지에서 보이는 것을 특징으로 하는 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 원은 다른 원과 명암의 차이가 생기는 것을 특징으로 하는 인라인상 마이크로 렌즈의 곡률 모니터링 방법.
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