KR100610497B1 - 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법 및그를 이용한 이미지 센서 소자의 제조 방법 - Google Patents

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권용재
이강욱
강석채
김구성
허순욱
김종우
한성일
마금희
이정행
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Abstract

본 발명은 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법 및 그를 이용한 이미지 센서 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 종래의 제조 공정에 있어서, 웨이퍼 활성면에 감광성 접착 패턴을 형성할 때 현상 공정에서 제거되어야 할 마이크로렌즈 상의 감광성 접착제가 잔류하여 마이크로렌즈를 오염시키는 문제가 발생되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 칩 패드 오픈용으로 사용되는 감광막 패턴을 감광성 접착 패턴을 형성한 이후에 벗겨내는 공정을 진행함으로써, 감광막 패턴이 덮고 있는 마이크로렌즈가 감광성 접착제에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 즉 감광성 접착 패턴을 형성하는 과정에서 마이크로렌즈 상에 잔류할 수 있는 감광성 접착제는 감광막 패턴 상에 잔류하게 되고, 감광막 패턴을 벗겨내는 과정에서 잔류하는 감광성 접착제도 함께 제거되기 때문에, 마이크로렌즈가 감광성 접착제에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
마이크로렌즈, 감광성, 이미지 센서, 오염, 스트립, 에싱

Description

이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법 및 그를 이용한 이미지 센서 소자의 제조 방법{pollution control method of microlens and image sensor device manufacturing method using the same}
도 1은 보호판을 갖는 이미지 센서 소자가 실장된 이미지 센서 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 2 내지 도 9는 도 1의 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 종래기술에 따른 제조 방법의 각 단계들을 보여주는 도면들이다.
도 10 내지 도 17은 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법의 각 단계들을 보여주는 도면들로서,
도 10은 감광막 패턴을 형성하는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 11은 감광막 패턴을 이용한 사진 공정으로 평탄층에서 칩 패드를 노출시키는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 12는 감광성 접착층을 형성하는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 13은 감광성 접착층을 패터닝하는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 14는 감광막 패턴을 제거하는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 15는 웨이퍼에 보호판을 부착하는 단계를 보여주는 단면도이고,
도 16은 도 15의 보호판의 일부를 확대하여 보여주는 평면도이고,
도 17은 개별 이미지 센서 소자로 분리하는 단계를 보여주는 단면도이다.
도 18은 도 17의 이미지 센서 소자가 실장된 이미지 센서 모듈을 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
120 : 웨이퍼 121 : 실리콘 기판
122 : 이미지 센서 칩 123 : 활성면
124 : 칩 절단 영역 125 : 칩 패드
126 : 접착 영역 127 : 마이크로렌즈
128 : 칼라 필터 129 : 평탄층
130 : 보호판 132 : 개별 보호판
134 : 보호판 절단 영역 135 : 감광성 접착층
136 : 감광성 접착 패턴 137 : 관통 구멍
138 : 감광막 패턴 139 : 개방부
140 : 이미지 센서 소자 150 : 열압착기
152 : 히터 블록 154 : 압착기
160 : 절단 수단 170 : 이미지 센서 모듈
171 : 플랙서블 배선기판 176 : 본딩 와이어
177 : 렌즈 유니트 178 : 렌즈
본 발명은 광투과성 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조 공정 중 감광성 접착제에 의한 마이크로렌즈의 오염을 방지할 수 있는 방법 및 그를 이용한 이미지 센서 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
CCD(Charge Coupled Device)와 CIS(CMOS Image Sensor)를 포함하는 이미지 센서 모듈(image sensor module)은 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호를 출력하는 장치를 말한다.
이러한 이미지 센서 모듈은 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 이동통신 단말기, 멀티 미디어 퍼스널 컴퓨터, 감시 카메라 등에 응용되고 있으며, 그 수요 또한 기하급수적으로 증가하고 있는 추세이다.
이와 같은 이미지 센서 모듈(70)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 플랙서블 배선기판(71)의 일측 상부면에 실장된 이미지 센서 소자(40)를 포함한다. 이미지 센서 소자(40)는 이미지 센서 칩(22)의 마이크로렌즈(27)를 보호하는 광투과성 보호판(32)이 감광성 접착 패턴(36)을 매개로 이미지 센서 칩(22)에 부착된 구조를 갖는다. 보호판의 관통 구멍(37)으로 노출된 이미지 센서 칩의 칩 패드(25)와 플랙서블 배선기판(71)은 본딩 와이어(76)에 의해 전기적으로 연결된다. 그리고 플랙서블 배선기판(71)의 상부면에 실장된 이미지 센서 소자(40)를 포함하도록 플랙서블 배선기판(71)의 상부면에 렌즈 유니트(77)가 설치되어 있다. 여기서 렌즈 유니트의 렌즈(78)는 마이크로렌즈(27)를 향하도록 설치된다.
따라서 웨이퍼 레벨에서 이미지 센서 칩의 마이크로렌즈(27)가 보호판(32)에 의해 보호되기 때문에, 이후에 진행되는 이미지 센서 모듈(70)의 제조 환경에서 존재하는 미세한 입자에 의한 마이크로렌즈(27)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 보호판(32)을 갖는 이미지 센서 소자(40)의 종래기술에 따른 제조 방법이 도 2 내지 도 9에 도시되어 있다. 도 2 내지 도 9의 도면을 통틀어 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
종래기술에 따른 제조 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(21)에 복수의 이미지 센서 칩(22)이 형성된 웨이퍼(20)의 준비 단계로부터 출발한다. 이미지 센서 칩들(22)은 칩 절단 영역(24)에 의해 구분된다.
이미지 센서 칩(22)은 활성면(23)의 중심 영역에 칼라 필터(28)가 형성되고, 칼라 필터(28) 외측의 가장자리 영역에 다수개의 칩 패드(25)가 형성되어 있다. 칼라 필터(28))와 칩 패드(25)를 덮는 평탄층(29)이 형성되어 있고, 칼라 필터(28) 상의 평탄층(29) 위에 마이크로렌즈들(27)이 형성되어 있다. 이때 칩 패드(25)가 형성된 영역과 마이크로렌즈(27)가 형성된 영역 사이에는 소정의 접착 영역(26)이 존재한다.
다음으로 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 칩 패드(25)를 개방하는 공정이 진행된다. 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(27)를 덮는 감광막 패턴(38)을 형성한다. 이때 감광막 패턴의 개방부(39)로 칩 패드(25) 상부의 평탄층(29) 부분이 노출된다. 계속해서 도 4에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(38)을 마스크로 칩 패드(25)를 덮고 있는 평탄층(29)을 선택적으로 제거하여 칩 패드(25)를 외부로 노출시킨다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(도 4의 38)을 벗겨낸다.
다음으로 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 감광성 접착 패턴(36)을 형성하는 공정이 진행된다. 먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 활성면(23)에 액상의 감광성 접착제를 도포한 다음 회전시켜 활성면(23)을 덮는 일정 두께의 감광성 접착층(35)을 형성한다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 감광성 접착층을 노광 및 현상하여 감광성 접착 패턴(36)을 형성한다. 이때 감광성 접착 패턴(36)은 이미지 센서 칩의 접착 영역(26)에 대응되는 감광성 접착층 부분을 제외한 나머지 부분을 사진 공정으로 제거하여 형성한다. 따라서 감광성 접착 패턴(36)은 이미지 센서 칩의 마이크로렌즈(27)를 둘러싸는 사각 댐 형태로 형성되며, 마이크로렌즈(27)의 높이보다는 높게 형성된다.
다음으로 도 8에 도시된 바와 같이, 광투과성 보호판(30)을 웨이퍼의 감광성 접착 패턴(36)에 부착하는 단계가 진행된다. 이때 이미지 센서 칩의 칩 패드(25)는 각기 보호판의 관통 구멍(37) 아래에 위치할 수 있도록, 보호판(30)과 웨이퍼(20)를 정렬하여 부착한다.
마지막으로 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 칩 절단 영역(24)을 따라서 보호판(30)이 부착된 웨이퍼(20)를 절단 수단(60)으로 절단함으로써, 이미지 센서 칩(22)에 각기 개별 보호판(32)이 부착된 이미지 센서 소자(40)를 얻을 수 있다.
그런데 감광성 접착 패턴(36)을 형성하기 위해서 현상할 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 감광성 접착층(35a)이 제거되지 않고 웨이퍼의 활성면(23) 특히 마이크 로렌즈(27) 상에 잔류할 수 있다. 즉 마이크로렌즈(27)는 반구형으로 마이크로렌즈들(27)이 형성된 부분은 다른 부분에 비해서 굴곡이 심하기 때문에, 현상액이 마이크로렌즈들(27) 사이의 굴곡부까지 충분히 침투하지 못할 수 있다. 아울러 감광성 접착 패턴(36)의 감광성 접착제는 감광성과 더불어 접착성을 갖기 때문에, 현상할 때 감광성 접착제(35a)가 완전히 제거되지 않고 일부가 잔류할 수 있다.
이와 같이 잔류하는 감광성 접착제(35a)는 보호판(30)을 부착하는 공정에서 경화되어 마이크로렌즈(27) 상부에 박막이나 입자 형태로 남아 마이크로렌즈(27)를 오염시키거나 손상을 줄 수 있다.
이로 인해 이미지 센서 모듈이 제조된 이후에 이미지 센서 모듈의 성능을 테스트할 때, 성능 저하나 불량으로 불량 처리될 수 있다. 즉 마이크로렌즈의 감광성 접착제로 오염된 부분은 마이크로렌즈로 도달한 입사광을 산란시켜 마이크로렌즈 아래의 광다이오드(photodiode)에 충분한 빛 에너지가 전달되는 것을 차단하기 때문에, 이미지 센서 소자의 성능을 저하시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 감광성 접착 패턴을 형성하는 감광성 접착제에 의해 마이크로렌즈가 오염되는 것을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법 및 그를 이용한 이미지 센서 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법은, (a) 활성면의 가장자리 둘레에 평탄층으로 덮인 칩 패드가 형성되어 있고, 칩 패드 안쪽 영역에 마이크로렌즈가 형성된 이미지 센서 칩들과, 이미지 센서 칩들을 구분하는 칩 절단 영역이 형성된 웨이퍼를 준비하는 단계와, (b) 마이크로렌즈를 덮는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, (c) 감광막 패턴 외측의 평탄층을 제거하여 칩 패드를 노출시키는 단계와, (d) 감광막 패턴과 칩 패드 사이의 영역에 감광막 패턴을 둘러싸도록 감광성 접착 패턴을 형성하는 단계와, (e) 감광막 패턴을 선택적으로 벗겨내는 단계를 포함한다. 특히 감광막 패턴이 벗겨질 때 감광막 패턴 상에 잔류하는 감광성 접착제를 포함하는 불순물도 함께 제거된다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈의 오염 방지 방법에 있어서, (b) 단계는 마이크로렌즈를 포함하여 활성면을 덮도록 감광막을 형성하는 단계와, 마이크로렌즈 외측의 감광막을 제거하여 감광막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 감광막으로는 노브락(novolak) 계열의 수지가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈의 오염 방지 방법에 있어서, (d) 단계는 감광막 패턴을 포함한 활성면을 덮도록 감광성 접착제를 도포하여 감광성 접착층을 형성하는 단계와, 감광성 접착층을 패터닝하여 감광막 패턴과 칩 패드 사이의 영역에 감광성 접착 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 감광성 접착 패턴은 감광막 패턴보다는 적어도 높게 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈의 오염 방지 방법에 있어서, (e) 단계는 O2 에 싱으로 감광막 패턴 상에 잔류하는 상기 감광성 접착제를 일부 제거하는 단계와, 습식 식각으로 감광막 패턴을 선택적으로 제거하는 단계를 포함한다. 이때 식각액으로는 아세톤(acetone) 또는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈의 오염 방지 방법을 이용한 이미지 센서 소자의 제조 방법은, 전술된 마이크로렌즈의 오염 방지 단계들을 진행한 이후에, 마이크로렌즈를 덮도록 감광성 접착 패턴에 광투과성 보호판을 부착하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 이미지 센서 소자의 제조 방법에 있어서, 보호판은 웨이퍼에 대응되는 크기를 갖는다. 보호판에는 이미지 센서 칩의 칩 패드에 대응되게 관통 구멍이 형성되어 있다. 보호판으로는 유리 또는 석영이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 센서 칩의 제조 방법은 칩 절단 영역을 따라서 보호판이 부착된 웨이퍼를 절단하여 개별 이미지 센서 소자로 분리하는 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 10 내지 도 17은 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법의 각 단계들을 보여주는 도면들이다. 도 10 내지 도 17의 도면을 통틀어 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 제조 공정은, 도 10에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩들(122)이 형성된 웨이퍼(120)를 준비하는 단계로부터 출발한다. 이미지 센서 칩들(122)은 칩 절단 영역(124)에 의해 구분된다.
이미지 센서 칩(122)은 활성면(123)의 중심 영역에 칼라 필터(128)가 형성되고, 칼라 필터(128) 외측의 가장자리 영역에 다수개의 칩 패드(125)가 형성되어 있다. 칼라 필터(128)와 칩 패드(125)를 덮는 평탄층(129)이 일정 두께로 형성되어 있고, 칼라 필터(128) 상의 평탄층(129) 위에 마이크로렌즈들(127)이 형성되어 있다.
이때 칩 패드(125)가 형성된 영역과 마이크로렌즈(127)가 형성된 영역 사이에는 접착 영역(126)이 존재한다. 평탄층(129)은 칼라 필터(128)를 보호하는 역할과 더불어 유효 초점 거리를 조절한다. 마이크로렌즈(127)는 경도가 낮은 폴리이미드계 또는 폴리아크릴계 수지로 형성된다.
한편 이미지 센서 칩(122)을 이루는 광다이오드를 갖는 수광영역과 전송영역을 포함한 회로배선이 본 발명을 이해하는데 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 본 명세서 및 도면에 개시하지 않았다.
다음으로 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 칩 패드(125)를 개방하는 공정이 진행된다. 먼저 도 10에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(127)를 덮는 감광막 패턴(138)을 형성한다. 이때 감광막 패턴(138)의 개방부(139)로 칩 패드(125)를 덮고 있는 평탄층(129) 부분이 노출된다. 본 발명의 실시예에서는 서로 이웃하는 칩 패드(125) 사이의 칩 절단 영역(124)까지 개방부(139)에 노출된 예를 개시하였지만, 칩 절단 영역은 감광막 패턴으로 덮여 질 수 있다. 하지만 개방부(139)에 접착 영역(126)을 포함한 칩 패드(125) 부분이 개방될 수 있도록 감광막 패턴(138)을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 도 11에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(138)을 마스크로 칩 패드(125)를 덮고 있는 평탄층(129)을 선택적으로 제거하여 외부로 노출시킨다.
이때 본 발명의 실시예에서는 칩 패드(125)의 상부면이 평탄층(129)밖으로 노출되게 평탄층(129)을 선택적으로 제거한 예를 개시하였지만, 종래기술에 개시된 바와 같이 칩 패드의 상부면과 측면이 노출되게 평탄층을 선택적으로 제거할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 감광막 패턴(138)으로 종래의 칩 패드 개방용 감광제가 사용되지만, 이에 한정되는 것은 아니며 마이크로렌즈(127)로부터 제거가 잘되는 감광제를 사용할 수 있다. 그리고 후술되겠지만 감광막 패턴(138)용 감광제는 감광성 접착제를 제거하는 식각액과 반응하지 않는 감광제를 사용한다.
그리고 본 발명의 실시예에서는 칩 패드(125)를 개방한 이후에 감광막 패턴(138)을 바로 벗겨내지 않는다. 이유는 후술하도록 하겠다.
다음으로 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 감광성 접착 패턴(136)을 형성하는 공정이 진행된다. 먼저 도 12에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 활성면(123)을 일정 두께로 덮는 감광성 접착층(135)을 형성하는 단계가 진행된다. 이때 감광성 접착층(135)은 적어도 감광막 패턴(138)을 덮을 수 있는 두께로 형성된다.
감광성 접착층(135)은 스프레이(spray)법, 스핀-온 디스펜싱(spin-on dispensing)법 또는 증착(vaporization)법으로 형성할 수 있다. 즉 스프레이법은 감광성 접착제를 웨이퍼의 활성면(123)에 분사하여 형성하는 방법이고, 스핀-온 디스펜싱법은 감광성 접착제를 웨이퍼의 활성면(123)에 일정 양을 도포한 다음 웨이퍼(120)를 회전시켜 형성하는 방법이고, 증착법은 감광성 접착제를 웨이퍼의 활성면(123)에 일정 두께로 증착하여 형성하는 방법이다.
여기서 감광성 접착제로는 사진 공정을 통하여 패터닝이 가능한 감광성 폴리머(photo-sensitive polymer)가 주로 사용된다.
그리고 도 13에 도시된 바와 같이, 감광성 접착층(도 11의 135)을 노광 및 현상하여 감광성 접착 패턴(136)을 형성한다. 이때 감광성 접착 패턴(136)은 이미지 센서 칩의 접착 영역(126)에 대응되는 감광성 접착층 부분을 제외한 나머지 부분을 사진 공정으로 제거하여 형성한다. 감광막 패턴(138)을 제외한 감광성 접착제만이 현상 공정에 의해 선택적으로 제거된다.
따라서 감광성 접착 패턴(136)은 이미지 센서 칩의 마이크로렌즈들(127)을 둘러싸는 사각 댐 형태로 형성된다. 감광성 접착 패턴(136)이 형성하는 캐버티(133; cavity) 내에 감광막 패턴(138)이 그대로 존재한다.
한편 굴곡이 심한 마이크로렌즈(127) 부분이 감광막 패턴(138)에 의해 덮여 상부면이 평평하기 때문에, 감광성 접착층을 현상할 때 감광성 접착제(135a)가 웨이퍼의 활성면(123)에 잔류하는 것을 최소화할 수 있다.
다음으로 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(138)을 선택적으로 벗겨내는 단계가 진행된다. 즉 먼저 O2 에싱(ashing)을 통하여 감광막 패턴 (138)에 잔류하는 감광성 접착제(135a)를 일부 제거하면서 감광막 패턴(138)의 표면을 활성화시킨 다음 습식 식각으로 감광성 접착 패턴(136)을 제외한 감광막 패턴(138)만을 선택적으로 벗겨낸다. 식각액으로 아세톤(acetone)이나 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)이 사용될 수 있다.
이때 감광막 패턴(138)이 벗겨지면서 감광막 패턴(138) 상에 잔류하는 감광성 접착제(135a)를 포함한 불순물도 함께 제거되기 때문에, 마이크로렌즈(127)가 감광성 접착제(135a)에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 광투과성 보호판(130)을 웨이퍼의 감광성 접착 패턴(136)에 부착하는 단계가 진행된다. 웨이퍼 활성면(123)에 보호판(130)을 탑재시킨 상태에서 소정의 열과 압력으로 열압착시킴으로써 웨이퍼 활성면(123)에 보호판(130)을 부착한다. 이때 이미지 센서 칩의 접착 영역(126)에 형성된 감광성 접착 패턴(136)이 보호판(130) 하부면에 열압착으로 부착된다.
구체적으로 설명하면, 보호판(130)이 탑재된 웨이퍼(120)를 열압착기(150)에 로딩한 다음 열압착 환경을 만들어 준다. 우선 웨이퍼(120)는 히터 블록(152)의 상부면에 탑재된다. 다음으로 히터 블록(152)이 웨이퍼(120)와 보호판(130)을 열압착 공정을 진행할 온도로 가열한 다음 압착기(154)는 하강하여 보호판(130)의 상부면에 밀착된다. 그 후 웨이퍼(120)와 보호판(130)을 소정의 시간 동안 압착기(154)가 압착하게 되면, 감광성 접착 패턴(136)이 완전히 경화되면서 웨이퍼(120)에 보호판(130)을 부착하게 된다. 그리고 열압착에 의해서 감광성 접착 패턴(136)에 대한 경화가 완료되면 압착기(154)는 상승하고, 보호판(130)이 부착된 웨이퍼 (120)를 열압착기(150)에서 언로딩시킨다.
여기서 웨이퍼의 활성면(123)과 마주보는 보호판(130)의 하부면은 이미지 센서 칩의 마이크로렌즈(127)와는 이격되게 감광성 접착 패턴(136)을 매개로 웨이퍼(120) 위에 위치한다.
특히 감광막 패턴을 벗겨내는 단계에서 진행된 O2 에싱에서 감광성 접착 패턴(136)의 상단부도 일부 제거되면서 활성화되기 때문에, 감광성 접착 패턴(136)과 보호판(130) 사이의 양호한 접착성을 확보할 수 있다.
한편 보호판(130)은 일정 두께를 가지며 웨이퍼와 실질적으로 동일한 형태를 갖는다. 보호판(130)에는 이미지 센서 칩의 칩 패드(125)에 대응되게 관통 구멍(137)이 형성되어 있다. 관통 구멍(137)의 크기는 와이어 본딩이 가능한 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 보호판(130)으로는 웨이퍼(120)와 열팽창계수가 비슷한 유리 또는 석영과 같은 투명한 소재의 판이 사용될 수 있다. 보호판(130)은 웨이퍼(120)와 같이 영역이 구분된 것은 아니지만, 이미지 센서 칩(122)에 부착될 개별 보호판(132)과, 개별 보호판(132)을 구분하며 칩 절단 영역(124)에 대응되는 보호판 절단 영역(134)을 포함한다. 물론 관통 구멍(137)은 개별 보호판(132) 안쪽 영역에 형성된다.
예컨대, 웨이퍼(120)의 두께가 750㎛인 경우, 500㎛ 두께의 보호판(130)이 사용될 수 있으며, 웨이퍼(120)와 보호판(130) 사이에 개재된 감광성 접착 패턴(136)의 높이는 30㎛ 정도이다.
그리고 이미지 센서 소자의 박형화가 필요한 경우, 전술된 공정 이후에 웨이퍼의 하부면을 연마하는 단계가 더 진행될 수 있다.
마지막으로 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 개별 이미지 센서 소자(140)로 분리하는 단계가 진행된다. 즉, 절단 수단(160)으로 보호판(130)이 부착된 웨이퍼의 칩 절단 영역(124)을 따라서 절단함으로 개별 보호판(132)이 부착된 이미지 센서 칩(122)을 갖는 개별 이미지 센서 소자(140)를 얻을 수 있다.
한편 개별 이미지 센서 소자(140)로 분리하기 위해서 웨이퍼 테이프를 웨이퍼(120)의 하부면에 부착하여 절단 공정을 진행할 수도 있고, 웨이퍼(120)를 고정할 수 있는 수단이 구비된다면 웨이퍼 테이프 사용 없이 미국특허공보 제6,780,734호에 개시된 웨이퍼 쏘잉 장치를 이용하여 절단 공정을 진행할 수도 있다.
따라서 전술된 바와 같은 공정으로 웨이퍼(120)에 형성된 이미지 센서 칩(122)에 일괄적으로 개별 보호판(132)을 부착할 수 있기 때문에, 개별 보호판(132)을 갖는 이미지 센서 소자(140)를 대량으로 얻을 수 있다.
그리고 보호판의 관통 구멍(137)으로 이미지 센서 칩의 칩 패드(125)가 노출되기 때문에, 전술된 바와 같은 공정으로 얻어진 이미지 센서 소자(140)를 그대로 사용하여, 도 18에 도시된 바와 같은, 이미지 센서 모듈(170)을 구현할 수 있다.
도 18을 참조하면, 이미지 센서 모듈(170)은 플랙서블 배선기판(171)의 일측 상부면에 이미지 센서 소자(140)가 실장된 구조를 갖는다. 보호판의 관통 구멍(137)으로 노출된 이미지 센서 칩의 칩 패드(125)와 플랙서블 배선기판(171)은 본 딩 와이어(176)에 의해 전기적으로 연결된다. 그리고 플랙서블 배선기판(171)의 상부면에 실장된 이미지 센서 소자(140)를 포함하도록 플랙서블 배선기판(171)의 상부면에 렌즈 유니트(177)가 설치되어 있다. 이때 이미지 센서 소자(140)를 포함하도록 플랙서블 배선기판(171)의 상부면에 렌즈 유니트(177)를 설치할 때, 렌즈 유니트의 렌즈(178)가 마이크로렌즈(127)를 향하도록 설치된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명에 따르면 감광성 접착 패턴을 형성할 때 마이크로렌즈는 감광막 패턴에 의해 보호되고, 감광성 접착 패턴을 형성하는 과정에서 마이크로렌즈 상에 잔류할 수 있는 감광성 접착제는 감광막 패턴 상에 잔류하게 된다. 그리고 감광성 접착 패턴을 형성한 이후에 감광막 패턴을 벗겨낼 때 잔류하는 감광성 접착제도 함께 제거되기 때문에, 마이크로렌즈가 감광성 접착제에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 신뢰성이 양호한 보호판을 갖는 이미지 센서 모듈을 제공할 수 있기 때문에, 마이크로렌즈의 오염으로 인한 이미지 센서 소자의 성능과 수율이 떨어지는 문제를 해소할 수 있다.

Claims (18)

  1. 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법으로,
    (a) 활성면의 가장자리 둘레에 평탄층으로 덮인 칩 패드가 형성되어 있고, 상기 칩 패드 안쪽 영역에 마이크로렌즈가 형성된 이미지 센서 칩들과, 상기 이미지 센서 칩들을 구분하는 칩 절단 영역이 형성된 웨이퍼를 준비하는 단계와;
    (b) 상기 마이크로렌즈를 덮는 감광막 패턴을 형성하는 단계와;
    (c) 상기 감광막 패턴 외측의 상기 평탄층을 제거하여 상기 칩 패드를 노출시키는 단계와;
    (d) 상기 감광막 패턴과 상기 칩 패드 사이의 영역에 상기 감광막 패턴을 둘러싸도록 감광성 접착 패턴을 형성하는 단계와;
    (e) 상기 감광막 패턴을 선택적으로 벗겨내는 단계;를 포함하며,
    상기 감광막 패턴이 벗겨질 때 상기 감광막 패턴 상에 잔류하는 감광성 접착제를 포함하는 불순물도 함께 제거되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 마이크로렌즈를 포함하여 상기 활성면을 덮도록 감광막을 형성하는 단계와;
    (b2) 상기 마이크로렌즈 외측의 감광막을 제거하여 상기 감광막 패턴을 형성 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 감광막은 노브락(novolak) 계열의 수지인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 감광막 패턴을 포함한 상기 활성면을 덮도록 감광성 접착제를 도포하여 감광성 접착층을 형성하는 단계와;
    (d2) 상기 감광성 접착층을 패터닝하여 상기 감광막 패턴과 칩 패드 사이의 영역에 상기 감광성 접착 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 (d2) 단계에서 상기 감광성 접착 패턴은 상기 감광막 패턴보다는 적어도 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 (e) 단계는,
    (e1) O2 에싱으로 상기 감광막 패턴 상에 잔류하는 상기 감광성 접착제를 일 부 제거하는 단계와;
    (e2) 습식 식각으로 상기 감광막 패턴을 선택적으로 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 (e2) 단계에 사용되는 식각액은 아세톤(acetone) 또는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 소자의 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  8. 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법으로,
    (a) 활성면의 가장자리 둘레에 평탄층으로 덮인 칩 패드가 형성되어 있고, 상기 칩 패드 안쪽 영역에 마이크로렌즈가 형성된 이미지 센서 칩들과, 상기 이미지 센서 칩들을 구분하는 칩 절단 영역이 형성된 웨이퍼를 준비하는 단계와;
    (b) 상기 마이크로렌즈를 덮는 감광막 패턴을 형성하는 단계와;
    (c) 상기 감광막 패턴 외측의 상기 평탄층을 제거하여 상기 칩 패드를 노출시키는 단계와;
    (d) 상기 감광막 패턴과 상기 칩 패드 사이의 영역에 상기 감광막 패턴을 둘러싸는 상기 감광성 접착 패턴을 형성하는 단계와;
    (e) 상기 감광막 패턴을 선택적으로 벗겨내는 단계와;
    (f) 상기 마이크로렌즈를 덮도록 상기 감광성 접착 패턴에 광투과성 보호판을 부착하는 단계;를 포함하며,
    상기 감광막 패턴이 벗겨될 때 상기 감광막 패턴 상에 잔류하는 감광성 접착제를 포함하는 불순물도 함께 제거되는 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 마이크로렌즈를 포함하여 상기 활성면을 덮도록 감광막을 형성하는 단계와;
    (b2) 상기 마이크로렌즈 외측의 감광막을 제거하여 상기 감광막 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 감광막은 노블락 계열의 수지인 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 감광막 패턴을 포함한 상기 활성면을 덮도록 감광성 폴리머를 도포하여 감광성 접착층을 형성하는 단계와;
    (d2) 상기 감광성 접착층을 패터닝하여 상기 감광막 패턴과 칩 패드 사이의 영역에 상기 감광성 접착 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈의 오염 방지 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 (d2) 단계에서 형성되는 감광성 접착 패턴은 상기 감광막 패턴보다는 적어도 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 (e) 단계는,
    (e1) O2 에싱으로 상기 감광막 패턴 상에 잔류하는 상기 감광성 접착제를 제거하는 단계와;
    (e2) 습식 식각으로 상기 감광막 패턴을 선택적으로 벗겨내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 (e2) 단계에 사용되는 식각액은 아세톤 또는 이소프로필 알코올인 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 보호판은 상기 웨이퍼에 대응되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 보호판에는 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드에 대응되게 관통 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 보호판은 유리 또는 석영인 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서, (g) 상기 칩 절단 영역을 따라서 상기 보호판이 부착된 웨이퍼를 절단하여 개별 이미지 센서 소자로 분리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호판을 갖는 이미지 센서 소자의 제조 방법.
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