KR101124652B1 - 웨이퍼 레벨 모듈 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 레벨 모듈의 제조 방법 및 그 구조에 관한 것이다. 먼저 제1 면과 제2 면에 각각 제1 이형막과 제2 이형막이 부착된 제1 고체 필름을 제공하고 이어서 제1 고체 필름을 통과한 복수의 개구부를 형성하도록 패턴화한다. 제1 이형막을 제거하여 제1 고체 필름의 제1 면을 노출시킨 후에, 노출된 제1 면을 제1 기판에 정렬 및 고정시킨다.

Description

웨이퍼 레벨 모듈 제작 방법{FABRICATING METHOD OF A WAFER LEVEL MODULE}

본 발명은 웨이퍼 레벨 모듈에 관한 것이며 특히 고체 필름을 가진 웨이퍼 레벨 모듈의 구조와 제작 방법에 관한 것이다.

웨이퍼 레벨(wafer level) 광학 기술은 반도체 공정을 이용하여 렌즈 모듈 또는 카메라 모듈과 같은 웨이퍼 레벨의 소형 광학장치를 제조하는 기술이다. 이러한 웨이퍼 레벨 광학 기술은 이동식 전자장치 또는 휴대용 전자장치에 적용할 수 있다. 종래의 웨이퍼 레벨의 광학 부품을 제조할 때, 일반적으로 스크린 인쇄 또는 코팅 방법을 사용하여 액상 접착제로 두 기판을 접착시킨다. 그러나 액상 접착제의 특성상 형성된 접착층 두께를 일정하게 유지할 수 없다. 그밖에 도 1(a) 또는 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 기판(12)과 기판(14) 사이의 액상 접착제(10)는 접착제가 넘치는 상황이 발생한다. 심지어 액상 접착제의 이동이 기판 사이를 어긋나게 할 수 있으며(misalignment), 따라서 기능을 상실한 모듈을 형성한다. 이로 인하여 종래의 모듈은 패턴(pattern)을 설계할 때 일반적으로 비교적 큰 마진(margin)을 남기므로 하나의 웨이퍼로 제조할 수 있는 모듈 수가 적어진다. 그밖에, 액상 접착제를 코팅 또는 스크린 인쇄를 할 때, 특히 복잡한 패턴을 형성할 때 상당히 많은 시간을 소요해야 한다.

액상 접착제가 균일한 두께를 가질 수 없으므로, 웨이퍼 레벨의 렌즈 모듈 또는 카메라 모듈은 일반적으로 볼트와 같은 별도의 조정 매커니즘을 필요로 하며 기계적 방식으로 필요한 초점거리를 맞춘다. 상기 종래의 웨이퍼 레벨 모듈이 효과적인 설계 및 제조를 할 수 없는 점을 감안하여 상기 단점을 해결할 수 있는 새로운 메커니즘을 제기할 필요가 있다.

상기 내용을 감안하여 본 발명 실시예의 목적은 균일한 두께의 접착층을 형성할 수 있고 정렬 및 접착이 용이한 웨이퍼 레벨 모듈의 구성과 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 우선 제1 면과 제2 면에 제1 이형막 및 제2 이형막이 각각 부착된 제1 고체 필름을 제공한다. 이어서, 제1 고체 필름을 통과하는 복수의 개구부를 형성하도록 패턴화한다. 그 다음 제1 이형막을 제거하여 제1 고체 필름의 제1 면을 노출시킨 후, 노출된 제1 면을 제1 기판에 정렬 및 고정시킨다. 제2 이형막을 제거하여 제1 고체 필름의 제2 면을 노출시킨 후, 노출된 제2 면을 제2 기판에 정렬 및 고정시켜 웨이퍼 레벨 모듈을 형성한다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 기판은 제1 간격층을 포함하며, 제2 기판은 렌즈 기판을 포함하고, 패턴화된 제2 고체 필름을 통하여 제3 기판을 제2 기판에 정렬 및 고정시킨다. 패턴화된 제3 고체 필름을 통하여 조리개층을 제3 기판에 정렬 및 고정시킨다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 제4 고체 필름을 제1 기판에 정렬 및 고정시키되 여기서 제4 고체 필름에 이형막이 부착되어 있다. 그런 후 이형막이 부착된 복수의 웨이퍼 레벨 렌즈 모듈을 형성하도록 분할한다.

본 발명의 제4 실시예에 따르면, 이형막을 제거하여 제4 고체 필름을 노출시키고, 노출된 제4 고체 필름을 영상 센서에 정렬 및 고정시킨다.

본 발명에 의하면, 하나의 웨이퍼로 형성할 수 있는 모듈 수를 증가시킬 수 있고, 생산능력 및 원가 이익을 증가시킬 수 있다. 그밖에, 본 발명의 접착층은 사전에 패턴화한 것으로 종래의 코팅 방식과는 다르다. 따라서 많은 시간을 절약할 수 있고, 더욱 복잡한 패턴을 형성할 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)는 종래의 액상 접착제를 사용할 때 접착제가 넘쳐나는 것을 나타낸 도면이다.
도 2(a)~도 2(f)는 본 발명의 제1 실시예의 웨이퍼 레벨 모듈의 구성 및 그 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 3(a)~도 3(c)는 본 발명의 제2 실시예의 웨이퍼 레벨 렌즈 모듈의 구성 및 그 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 4(a)~도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예의 웨이퍼 레벨 렌즈 모듈의 구성 및 그 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 5(a)~도 5(b)는 본 발명의 제4 실시예의 웨이퍼 레벨 소형 카메라 모듈(CCM)의 구성 및 그 제조 방법을 나타낸 도면이다.

[제1 실시예]

도 2(a)~도 2(f)는 본 발명의 제1 실시예의 웨이퍼 레벨 모듈의 구성 및 그 제조방법을 나타낸 도면이다. 본 실시예에서 먼저 도 2(a)(평면도) 및 도 2(b)(단면도)에서 보여준 바와 같이 (투명)고체 필름(21)을 제공한다. 고체 필름(21)의 상면, 하면은 일반적으로 각각 제1 이형막(release, 또는 보호막)(22A) 및 제2 이형막(22B)으로 덮여있다. 고체 필름(21)을 사용하기 전에, 제1 이형막(22A) 및 제2 이형막(22B)은 고체 필름(21)을 차단(또는 보호)하는데 사용할 수 있다. 본 실시예의 고체 필름(21)은 주로 에폭시 수지와 같은 열경화성(thermosetting) 재질로 만들어지며, 그것은 먼저 예비 경화(pre-cure)되어 고체 상태의 접착 필름을 형성할 수 있다.

도 2(c)에 도시한 바와 같이, 제1 이형막(22A)/제2 이형막(22B)이 덮여진 고체 필름(21)을 패턴화(patterning)하여 고체 필름(21) 및 제1 이형막(22A)/제2 이형막(22B)을 통과한 복수의 개구부(23)를 형성한다. 개구부(23)는 원형, 직사각형, 다각형 또는 기타의 어떠한 형상으로도 설계할 수 있다. 개구부(23)의 패턴화 공정은 물리적 방법(펀칭 또는 레이저에 의한 천공)을 사용하거나 또는 화학적 방법(노광 에칭 방법)을 사용할 수 있다.

이어서, 그중 하나의 이형막(예를 들면 제2 이형막(22B))을 박리하여 고체 필름(21)의 한 면(예를 들면 하부 면)을 노출시킨다. 도 2(d)에 도시한 바와 같이 고체 필름(21)의 노출면은 정렬을 통해서 제1 기판(24)에 고정된다. 제1 기판(24)은 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 렌즈 기판 또는 기타 웨이퍼 레벨의 제작에 알맞은 기판일 수 있다. 도 2(d)에서 형성된 제품은 미완성 제품 또는 중간 제품으로서 운반 또는 판매할 수 있고, 그것은 추가적인 처리를 거친 후 완제품이 될 수 있다.

이어서, 다른 하나의 이형막(제1 이형막(22A))을 박리하여 고체 필름(21)의 다른 면(예를 들면 상부 면)을 노출시켜, 도 2(e)에 도시된 구조를 형성한다. 고체 필름(21)의 노출면은 도 2(f)에 도시한 바와 같이 정렬을 통해 제2 기판(25)에 고정된다. 제1 기판(24)과 제2 기판(25) 사이의 고정 강도를 강화하기 위해, 열을 가하거나 압력을 가할 수 있다. 가열 또는 가압의 크기는 적용 경우에 따라 변화시킬 수 있다. 예를 들면 어떤 경우에 적용할 때 도 2(f)에 따른 구조에 1-10N/㎟의 압력 및 150-180℃의 온도를 가할 수 있다. 또 다른 실시예에서 도 2(f)에 따른 구조에 자외선을 조사하는 것으로 바꿀 수 있다. 제2 기판(25)은 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 렌즈 기판 또는 기타 웨이퍼 레벨의 제작에 적합한 기판일 수 있다. 상기 제1 기판(24)과 제2 기판(25)이 동일한 재료일 필요는 없다. 광전지(photovoltaic cell, 예를 들면 태양광 전지) 또는 LED로 예를 들면, 제1 기판(24)은 반도체(예를 들면 사파이어)기판일 수 있고 제2 기판(25)은 렌즈를 가진 기판일 수 있다. 도 2(f)에 따른 구조를 분할하면 복수의 웨이퍼 레벨 태양광 전지 또는 LED모듈을 얻을 수 있다. 상기 도 2(a)~도 2(f)에 도시된 제조 공정은 종래 사이즈의 모듈 제조에도 응용할 수 있다.

상기 제1 실시예에 따르면, 제1 기판(24)과 제2 기판(25) 사이에 위치한 접착층(즉 고체 필름(21))의 두께는 고정값을 유지할 수 있고, 액상 접착제를 사용한 종래의 것보다 더욱 우수한 효과를 가진다. 또한, 본 실시예의 고체 필름(21)은 압력으로 인해 접착제가 넘치거나 이동하지 않으므로, 접착층(고체 필름(21))의 패턴 사이즈를 정확하게 컨트롤할 수 있고, 매우 큰 마진이 필요하지 않으므로, 하나의 웨이퍼로 형성할 수 있는 모듈 수를 증가시킬 수 있고, 생산능력 및 원가 이익을 증가시킬 수 있다. 그밖에, 본 실시예의 접착층(고체 필름(21))은 사전에 패턴화한 것으로 종래의 코팅(예를 들어 스크린 인쇄) 방식과는 다르다. 따라서 많은 시간을 절약할 수 있고, 더욱 복잡한 패턴을 형성할 수 있다.

[제2 실시예]

도 3(a)~도 3(c)는 본 발명의 제2 실시예의 웨이퍼 레벨 렌즈모듈의 구성 및 그 제조 방법을 보여준다. 그러나, 그 제조 순서는 도 3(a)~도 3(c)에 따를 필요는 없으며, 심지어는 반대순서로 진행해도 된다. 도 3(a)를 참고해보면, 먼저 제1 기판(31)을 (패턴화된) 제1 고체 필름(32)을 통하여 제2 기판(33)에 고정시킨다. 도면을 단순화하여 이해를 돕기 위해, 도면에는 단지 하나의 모듈만을 나타냈다. 본 실시예에서 제1 기판(31)은 (패턴화된) 제1 간격층(spacer)이며, 제2 기판(33)은 렌즈 기판이다. 제1 기판(31)과 렌즈 기판(33) 사이의 고정단계 및 제1 고체 필름(32)의 패턴화 공정은 이미 제1 실시예에서 서술하였으므로 다시 서술하지 않는다.

이어서 도 3(b)에서 도시한 바와 같이, 제2 기판(예를 들면 렌즈 기판, 33)은 (패턴화된) 제2 고체 필름(34)을 통해 제3 기판(35)에 고정된다. 도시한 바와 같이, 제1 고체 필름(32) 및 제2 고체 필름(34)의 패턴(예를 들면 원형 개구부) 사이즈는 렌즈 기판(33)의 렌즈(330)의 크기와 거의 같다.

그리고 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 조리개층(37)은 (패턴화된) 제3 고체 필름(36)을 통해 제3 기판(35, 즉 제2 간격층)에 고정된다. 본 실시예에서 조리개층(37)은 카메라 모듈이 필요로 하는 조리개를 제공하며, 그것은 미리 염색된 고체 필름을 이용하여 광선을 차단하는데 이용된다. 마지막에 분할하여 도 3(c)에 도시한 다수의 웨이퍼 레벨 렌즈를 얻을 수 있다.

상기 제2 실시예에 따르면 제1/제2/제3 고체 필름(32,34,36)은 제1 실시예가 제공한 장점을 가지고 있다. 그밖에, 본 실시예의 제1/제2/제3 고체 필름(32,34,36)의 두께는 미리 선택할 수 있어 형성된 렌즈 모듈의 초점거리를 미리 결정할 수 있으며, 종래의 방법과 같이 나사 등의 조정 메커니즘을 사용할 필요가 없다.

[제3 실시예]

도 4(a)~도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 렌즈 모듈의 구조 및 그 제작 방법을 보여준다. 일부 부속품의 부호는 전술한 실시예의 부속품의 부호를 계속해서 사용하며, 도면을 단순화하여 이해를 돕기 위하여 도면에는 단지 하나의 모듈만을 나타냈다. 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 먼저 분할하지 않은 도 3(c)에 따른 구조를 제공한다. 이어서 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 제4 고체 필름(41)을 정렬을 통해서 제1 기판(31, 즉 제1 간격층)의 하면에 고정시킨다. 도시한 바와 같이, 이형막(42)은 여전히 제4 고체 필름(41)의 하면에 부착되어 있다. 웨이퍼를 분할한 후에 도 4(b)에 도시된 개별적인 웨이퍼 레벨 렌즈 모듈을 얻을 수 있다. 도 4(b)에서 형성된 제품은 미완성 제품이거나 중간제품으로서 운송 또는 판매할 수 있으며, 추가적인 처리를 통해 완제품이 된다. 예를 들어, 어떤 사람이 이와 같은 중간제품(도 4(b))을 얻은 후에 이형막(42)을 박리하여 제4 고체 필름(41)의 하면을 노출시키고 노출면을 영상 센서(미도시)에 고정시켜 웨이퍼 레벨의 카메라 모듈을 형성할 수 있다.

[제4 실시예]

도 5(a)~도 5(b)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 소형 카메라 모듈(Compact Camera Module, CCM)의 구조 및 그 제작방법을 보여준다. 일부 부속품의 부호는 전술한 실시예의 부속품 부호를 계속해서 사용한다. 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 먼저 도 4(b)의 웨이퍼 레벨의 렌즈모듈을 제공한다. 상기 모듈은 분할하지 않은 것이거나 또는 이미 분할된 것일 수 있다. 그리고 도 5(b)에 도시한 바와 같이 제4 고체 필름(41)의 이형막(42)을 박리하고, 정렬을 통해 영상 센서(51)에 고정시킨다. 여기서 상기 영상 센서(51)는 예를 들어 CMOS 영상 센서 또는 전하결합소자(CCD)일 수 있다. 렌즈모듈을 아직 분할하지 않았으면 이때 웨이퍼를 분할하여 도 5(b)에 도시한 바와 같은 다수의 웨이퍼 레벨 소형 카메라 모듈을 얻는다.

상기 제4 실시예에 따르면 이 실시예는 전술한 여러 실시예의 장점을 가지고 있다. 그 밖에 제4 고체 필름(41)은 압력을 받아도 접착제가 넘치거나 이동하는 형상이 없으므로 영상 센서(51)는 종래의 것과 같이 접착제가 넘쳐서 부당하게 차단되는 문제점이 발생하지 않는다.

이상은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 진행한 각종 수정 및 변형은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.

10: 액상 접착제 32: 제1 고체 필름
12: 기판 33: 제2 기판
14: 기판 330: 렌즈
21: 고체 필름 34: 제2 고체 필름
22A: 제1 이형막 35: 제3 기판
22B: 제2 이형막 36: 제3 고체 필름
23: 개구부 37: 조리개층
24: 제1 기판 41: 제4 고체 필름
25: 제2 기판 42: 이형막
31: 제1 기판 51: 영상 센서

Claims (7)

1. 제1 면과 제2 면에 각각 제1 이형막 및 제2 이형막이 부착된 제1 고체 필름을 제공하는 단계,
   상기 제1 고체 필름을 통과하는 복수의 개구부를 형성하도록 패턴화하는 단계,
   상기 제1 이형막을 제거하여 상기 제1 고체 필름의 제1 면을 노출시키는 단계, 및
   노출된 상기 제1 면을 제1 기판에 정렬 및 고정시키는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 모듈의 제작 방법.
2. 제1항에서,
   상기 제2 이형막을 제거하여 상기 제1 고체 필름의 제2 면을 노출시키는 단계, 및
   노출된 상기 제2 면을 제2 기판에 정렬 및 고정시키는 단계를 더 포함하여 웨이퍼 레벨 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 모듈의 제작 방법.
3. 제2항에서,
   상기 제1 기판은 제1 간격층을 포함하며, 상기 제2 기판은 렌즈 기판을 포함하며,
   패턴화된 제2 고체 필름에 의해 제3 기판을 상기 제2 기판에 정렬 및 고정시키는 단계, 및
   패턴화된 제3 고체 필름에 의해 조리개층을 상기 제3 기판에 정렬 및 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 모듈의 제작 방법.
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