KR20040034806A - Method for fabricating micro lens using master - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광섬유와 광도파로 간의 효율적인 광결합을 위해 광송수신 모듈에구비되는 마이크로 렌즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마스터의 표면처리를 통해 렌즈의 곡률반경을 다양하게 조절할 수 있고, 저비용으로 대량 생산이 가능하도록 한 마스터를 이용한 마이크로 렌즈 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro lens provided in the optical transmission / reception module for efficient optical coupling between an optical fiber and an optical waveguide. More specifically, the curvature radius of the lens can be variously adjusted through surface treatment of a master, and mass production at low cost The present invention relates to a microlens manufacturing method using a master.
광-전기 소자, 광 백플레인 등으로 이루어지는 광송수신 모듈에는 광섬유와 광도파로 간의 효율적인 광결합을 위해 마이크로 렌즈 시스템이 구비된다. 마이크로 렌즈 시스템은 비교적 간단한 구조로 효율적인 광결합을 이룰 수 있기 때문에 광정보 통신의 이용량이 증가됨에 따라 그 이용분야가 증가되어 다양한 구조와 방법으로 제작되고 있다.An optical transmission / reception module composed of an optical-electric element, an optical backplane, and the like is provided with a micro lens system for efficient optical coupling between an optical fiber and an optical waveguide. Since the microlens system can achieve efficient optical coupling with a relatively simple structure, as the usage amount of optical information communication increases, its field of use is increased and manufactured in various structures and methods.
종래에는 사진 공정을 이용하여 고분자층을 육면체 구조로 패터닝하거나, 디스펜서와 같은 장치를 이용하여 고분자를 기판 상에 일정하게 떨어뜨려 렌즈 모양을 성형하고 열처리를 통해 렌즈의 곡률반경을 조절하였다. 그러나 이러한 방법은 서로 다른 곡률반경을 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 제조하기 위해 여러 번의 사진 공정을 반복적으로 실시해야 하며, 렌즈의 곡률반경을 정확하게 조절하기 어려운 단점을 갖는다. 또한, 광전기화학적(photoelectrochemical) 반도체 식각, KOH:H2O 마이크로 장치(micromachining)를 이용한 실리콘 식각, 반응성이온식각(RIE)과 리소그래피를 동시에 이용한 실리콘 건식식각 등을 이용하기 때문에 실리콘의 물질적 특성으로 인해 렌즈의 곡률반경이 원하는 대로 조절되지 않는 경우가 많고, 식각 마스크로 이용되는 고분자 감광막(photoresist:PR)이 KOH(potassium hydroxide)를 기반으로 하는 실리콘 에칭에 부적절하여 공정의 진행이 어렵다. 이를 극복하기 위해서는 실리콘산화막(SiO2)이나 실리콘질화막(SiN) 또는 금속막을 식각 마스크로 이용해야 하는데, 이 경우 공정이 복잡해진다.Conventionally, the polymer layer is patterned into a hexahedral structure using a photographic process, or by using a device such as a dispenser, the polymer is uniformly dropped onto a substrate to form a lens shape, and the curvature radius of the lens is adjusted through heat treatment. However, this method has to repeatedly perform a number of photographic processes to produce a micro lens array having a different radius of curvature, and has a disadvantage in that it is difficult to accurately adjust the radius of curvature of the lens. In addition, due to the material properties of silicon, photoelectrochemical semiconductor etching, silicon etching using KOH: H 2 O micromachining, and silicon dry etching using reactive ion etching (RIE) and lithography are used. In many cases, the radius of curvature of the lens is not adjusted as desired, and the process of the process is difficult because a photoresist (PR) used as an etching mask is inadequate for silicon etching based on KOH (potassium hydroxide). In order to overcome this problem, a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), or a metal film should be used as an etching mask. In this case, the process becomes complicated.
고분자층에 가속기의 엑스선(X-ray)을 조사한 후 현상하여 사각형의 구조물을 만들고 열을 가하여 표면을 렌즈 모양으로 만드는 LIGA 공정은 엑스선에 대해 감광특성이 우수한 고분자를 사용해야 하며 제작 비용이 높은 단점이 있다.The LIGA process, in which the polymer layer is irradiated with X-rays of the accelerator and developed to form a rectangular structure and heated to form a lens, has to use polymers with excellent photosensitivity for X-rays and high manufacturing costs. have.
또한, 금속으로 이루어진 실린더형의 마스터에 고분자를 삽입하여 렌즈를 제작하는 방법은 마스터에 가해지는 압력과 실린더의 지름에 따라 렌즈의 높이와 곡률반경이 변화되기 때문에 서로 다른 곡률반경을 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 제작하기 어렵다.In addition, a method of manufacturing a lens by inserting a polymer into a cylindrical master made of metal has a different curvature radius because the height and curvature radius of the lens change according to the pressure applied to the master and the diameter of the cylinder. It's hard to make.
따라서 본 발명은 렌즈의 곡률반경을 용이하고 정확하게 조절할 수 있고 저 비용으로 대량 생산이 가능한 마이크로 렌즈 제작 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a microlens manufacturing method which can easily and accurately adjust the radius of curvature of a lens and which can be mass-produced at low cost.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판 상에 고분자층을 형성하는 단계와, 상기 고분자층 상부에 다수의 실린더형 홈이 형성된 마스터를 위치시키는 단계와, 상기 고분자층의 유동성이 확보되도록 열처리한 후 상기 마스터와 고분자층을 압착하여 상기 고분자층이 상기 마스터의 홈에 충진되도록 하는 단계와, 상기 마스터의 홈에 충진된 고분자층이 응고되도록 냉각시키는 단계와, 상기 마스터를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a step of forming a polymer layer on the substrate, positioning a master formed with a plurality of cylindrical grooves on the polymer layer, and heat-treated to ensure the fluidity of the polymer layer And compressing the master and the polymer layer to fill the polymer layer in the groove of the master, cooling the polymer layer filled in the groove of the master to solidify, and removing the master. It is characterized by.
상기 마스터와 고분자층의 접촉각을 조절하기 위해 상기 마스터의 표면을 화학처리하는 단계를 더 포함하며, 상기 화학처리는 상기 마스터의 표면을 hydroxylate시키는 단계와, 상기 마스터를 chlorosilanes 수용액에 담가 표면반응에 의해 화학적 성질이 변화되도록 하는 것을 특징으로 한다.And chemically treating the surface of the master to adjust the contact angle between the master and the polymer layer, wherein the chemical treatment comprises hydroxylating the surface of the master and immersing the master in an aqueous solution of chlorosilanes by surface reaction. It is characterized by changing the chemical properties.
또한, 상기 열처리는 유리의 전이온도 이상의 온도에서 실시하며, 상기 압착은 핫 엠보싱 장치에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat treatment is carried out at a temperature higher than the transition temperature of the glass, the pressing is characterized in that the hot embossing device.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 제작 방법을 설명하기 위한 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a micro lens according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따라 화학처리된 마스터 표면의 화학적 구조 변화를 도시한 개념도.Figure 2 is a conceptual diagram showing the chemical structure change of the master surface chemically treated in accordance with the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 화학처리된 마스터 표면에서의 접촉각 변화를 설명하기 위한 개념도.3A and 3B are conceptual views for explaining a change in contact angle in a master surface chemically treated according to the present invention.
도 4는 도 1에 도시된 A 부분의 상세도.4 is a detailed view of the portion A shown in FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11: 기판12: 고분자층11: substrate 12: polymer layer
12a: 마이크로 렌즈13: 마스터12a: microlens 13: master
13a: 실린더형 홈13a: cylindrical groove
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 제작 방법을 설명하기 위한 단면도로서, 하기의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 당 업계의 평균적인 지식을 갖는 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되거나 형태를 달리하여 나타낸 것이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a micro lens according to an exemplary embodiment of the present invention. The following exemplary embodiments may be modified in various forms, and the present invention may be applied to those skilled in the art. It is provided to explain more completely. In the drawings, the size or thickness of films or regions may be exaggerated or morphologically shown for clarity.
도 1a를 참조하면, 기판(11) 상에 고분자를 일정 두께로 스핀 코팅하여 고분자층(12)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a polymer layer 12 is formed by spin coating a polymer to a predetermined thickness on a substrate 11.
도 1b를 참조하면, 상기 고분자층(12) 상부에 다수의 실린더형 홈(13a)이 형성된 마스터(13)를 위치시킨다. 상기 마스터(13)는 실리콘(Si) 등으로 제작하며, 상기 홈(13a)은 사진 및 건식식각 또는 LIGA 공정으로 형성한다. 상기 홈(13a)의 크기는 원하는 마이크로 렌즈의 크기를 고려하여 결정한다.Referring to FIG. 1B, a master 13 having a plurality of cylindrical grooves 13a formed on the polymer layer 12 is positioned. The master 13 is made of silicon (Si) or the like, and the groove 13a is formed by a photo and dry etching or LIGA process. The size of the groove 13a is determined in consideration of the size of the desired micro lens.
도 1c는 상기 마스터(13)의 접촉각을 조절하기 위해 표면을 화학처리한 후상기 기판(11)과 마스터(13)를 핫 엠보싱 장치에 장착하고 상기 고분자층(13)이 충분한 유동성(flow)을 갖을 수 있는 유리의 전이온도 이상의 온도에서 열처리를 실시한다. 상기 마스터(13)의 표면을 hydroxylate시킨 후 chlorosilanes 수용액에 담그면 도 2와 같이 마스터(13)의 표면에 형성된 막의 화학적 구조 변화에 의해 마스터(13)의 접촉각이 실리콘 상태의 것과 다르게 변화된다. 이때 chlorosilane 수용액의 농축량에 따른 반응량을 조절하면 마스터(13)의 접촉각을 변화시킬 수 있다. 도 3a는 표면을 화학처리하지 않은 실리콘 표면에 물방울을 떨어뜨렸을 때 형성되는 물방울의 접촉각을 나타내며, 도 3b는 본 발명에 따라 화학적으로 표면처리된 실리콘 표면 위의 물방울의 접촉각을 나타낸다. 도 3a 및 도 3b의 접촉각은 각각 45°와 100°로써 표면처리된 실리콘의 접촉각이 표면처리 하지 않은 실리콘의 접촉각에 비하여 현저히 증가함을 알 수 있다.1C shows that after the surface is chemically treated to adjust the contact angle of the master 13, the substrate 11 and the master 13 are mounted on a hot embossing device and the polymer layer 13 has sufficient flow. The heat treatment is carried out at a temperature above the transition temperature of the glass. When the surface of the master 13 is hydroxylated and immersed in an aqueous solution of chlorosilanes, as shown in FIG. 2, the contact angle of the master 13 is changed differently from that of the silicon state due to the chemical structure change of the film formed on the surface of the master 13. At this time, by adjusting the reaction amount according to the concentration of the aqueous solution of chlorosilane can change the contact angle of the master (13). Figure 3a shows the contact angle of the water droplets formed when the water droplets are dropped on the surface of the silicon not chemically treated, Figure 3b shows the contact angle of the water droplets on the silicon surface chemically treated according to the present invention. The contact angles of FIGS. 3A and 3B are 45 ° and 100 °, respectively, and the contact angles of the surface-treated silicon are significantly increased compared to the contact angles of the untreated silicon.
도 1d는 핫 엠보싱 장치를 이용하여 상기 마스터(13)와 고분자층(13)을 일정한 힘(Fext)으로 압착시킨다. 이 때 하기 수학식 1의 조건을 만족하는 압력(Fext)에 따라 고분자 마이크로 렌즈(12a)의 높이(h)가 결정되는데, 과다한 힘(Fext)이 가해지면 마스터(13)의 실린더형 홈(13a)에 고분자(13)가 완전히 충진되어 렌즈의 형성이 불가능해지므로 힘(Fext)의 크기를 적절히 조절해야 한다.FIG. 1D compresses the master 13 and the polymer layer 13 with a constant force F ext using a hot embossing device. At this time, the height h of the polymer microlens 12a is determined according to the pressure F ext that satisfies the condition of Equation 1 below. When the excessive force F ext is applied, the cylindrical groove of the master 13 is applied. Since the polymer (13) is completely filled in (13a) to form the lens is impossible, the size of the force (F ext ) must be properly adjusted.
D는 홈(13a)의 지름, ρ는 고분자(12)의 밀도, g는 중력 가속도, h는 얻고자 하는 렌즈(12a)의 높이, Θ는 마스터(13)의 접촉각, fint는 고분자(12)와 마스터(13) 사이의 변형력이다.D is the diameter of the groove 13a, ρ is the density of the polymer 12, g is the acceleration of gravity, h is the height of the lens 12a to obtain, Θ is the contact angle of the master 13, f int is the polymer (12 ) And the deformation force between the master (13).
상기 수학식 1의 조건을 만족하는 압력(Fext)이 가해지면 유동성을 갖는 고분자(12)가 상기 홈(13a) 내부로 충진된다. 이 때 도 4에 도시된 바와 같이 고분자(12)와 마스터(13) 계면에 작용하는 접촉각(Θ)과 고분자(12)의 유동성에 따라 충진되는 고분자(12)의 표면이 렌즈 형태를 나타낸다. 즉, 유동성이 확보된 고분자층(12)에 일정한 힘(Fext)으로 마스터(13)가 닿을 때 이들 상호 간에는 외부에서 가해지는 힘(Fext), 유동성이 확보된 고분자층(12)의 표면장력 그리고 고분자층(12)과 마스터(13) 사이의 접촉에 의한 변형력(shear force)이 균형을 이루며 작용하는데, 고분자층(12)에 가해지는 외부의 힘(Fext)과 충진되는 고분자(12)의 높이(h)는 상기의 수학식 1과 관계되며, 상기 수학식 1을 상기 고분자의 높이 즉, 렌즈(12a)의 높이(h)로 정리하면 하기의 수학식 2와 같다.When a pressure F ext that satisfies the condition of Equation 1 is applied, the polymer 12 having fluidity is filled into the groove 13a. In this case, as shown in FIG. 4, the surface of the polymer 12 filled according to the contact angle Θ acting on the interface of the polymer 12 and the master 13 and the fluidity of the polymer 12 represents a lens shape. That is, when the master 13 is brought into contact with the polymer layer 12 having fluidity with a constant force F ext , the surface of the polymer layer 12 with force F ext applied from the outside and fluidity is ensured. The tension and the shear force due to the contact between the polymer layer 12 and the master 13 work in balance, and the external force F ext applied to the polymer layer 12 and the polymer 12 filled Height h is related to Equation 1 above, and Equation 1 is expressed as Equation 2 below when the height 1 of the polymer, that is, the height h of the lens 12a.
여기서, 상기 접촉각(Θ)에 의해 렌즈(12a)의 곡률반경이 정해지므로 상기 수학식 2에 의해 가해지는 힘(Fext)을 조절하면 높이(h)가 다른 구조물을 제작할 수있다. 또한, 상기 수학식 2를 접촉각(Θ)에 대하여 정리하면 하기의 수학식 3과 같다.Here, since the radius of curvature of the lens 12a is determined by the contact angle Θ, a structure having a different height h may be manufactured by adjusting the force F ext applied by Equation 2. In addition, Equation 2 may be summarized as Equation 3 below with respect to the contact angle Θ.
상기 수학식 3에서, 마스터(13)에 가해지는 압력(Fext)과 마이크로 렌즈(12a)의 높이(h)가 일정하다고 가정하면, 마이크로 렌즈(12a)의 곡률반경은 고분자(12)의 점도(viscosity)와 관계된 변형력에 따라 달라질 수 있다.In Equation 3, assuming that the pressure F ext applied to the master 13 and the height h of the microlens 12a are constant, the radius of curvature of the microlens 12a is the viscosity of the polymer 12. It can vary depending on the strain associated with the viscosity.
도면에서, 부호 H 및 D는 상기 마스터(13)에 형성된 실린더형 홈(13a)의 높이 및 폭이며, 부호 d는 홈(13a) 사이의 거리를 나타낸다.In the figure, reference numerals H and D denote heights and widths of the cylindrical grooves 13a formed in the master 13, and reference numeral d denotes the distance between the grooves 13a.
도 1e는 충분한 시간동안 마스터(13)에 힘(Fext)을 가한 후 곧바로 고분자층(12)과 마스터(13)를 냉각시켜 고분자층(12)이 응고되도록 한다. 이 후 마스터(13)를 이격시키면 상기 실린더형 홈(13a)에 의해 성형된 렌즈(12a)가 형성된다.FIG. 1E immediately cools the polymer layer 12 and the master 13 after applying a force F ext to the master 13 for a sufficient time to solidify the polymer layer 12. After that, when the master 13 is spaced apart, a lens 12a molded by the cylindrical groove 13a is formed.
상기와 같이 본 발명은 실린더형의 홈(13a)이 형성된 마스터(13)의 표면을 화학적으로 처리하여 고분자(12)와 마스터(13) 계면에 작용하는 접촉각(Θ)을 조절한다.As described above, the present invention adjusts the contact angle Θ acting on the interface of the polymer 12 and the master 13 by chemically treating the surface of the master 13 on which the cylindrical groove 13a is formed.
유리의 전이온도 이상으로 열을 가해 고분자층(12)이 유동성을 가지면 핫 엠보싱 장치를 이용하여 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 힘으로 열처리된고분자층(12)과 마스터(12)를 압착한다. 이 때 유동성을 갖는 고분자층(12)이 상기 홈(13a)의 내부로 충진되어 고분자 렌즈(12a)가 성형되는데, 고분자층(12)과 마스터(13)의 계면에 작용하는 접촉각(Θ)과 고분자(12)의 표면장력에 따라 렌즈(12a)의 곡률반경이 결정된다.When the polymer layer 12 has fluidity by applying heat above the transition temperature of glass, the polymer layer 12 and the master 12 that have been heat-treated with a force satisfying the condition of Equation 1 are compressed using a hot embossing device. . At this time, the polymer layer 12 having fluidity is filled into the groove 13a to form the polymer lens 12a. The contact angle Θ acting on the interface between the polymer layer 12 and the master 13 is The radius of curvature of the lens 12a is determined by the surface tension of the polymer 12.
상술한 바와 같이 본 발명은 실린더형의 홈이 형성된 마스터를 제작하고, 마스터의 표면을 화학적으로 처리하여 고분자와 마스터 계면에 작용하는 접촉각을 조절하므로써 렌즈의 곡률반경이 용이하고 정확하게 조절될 수 있으며, 단일 공정으로도 서로 다른 곡률반경을 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 제작할 수 있다. 또한, 고분자를 이용하므로써 제작 비용이 적게 소요되고 대량생산이 가능해지며, 최근들어 광소자의 제작비용을 감소시킬 수 있어 각광받고 있는 고분자 광도파로와의 직접적인 광결합을 이룰 수 있는 마이크로 렌즈의 구현이 가능해진다.As described above, according to the present invention, the radius of curvature of the lens can be easily and accurately adjusted by manufacturing a master with a cylindrical groove and chemically treating the surface of the master to adjust the contact angle acting on the interface between the polymer and the master. In a single process, microlens arrays with different radii of curvature can be fabricated. In addition, by using a polymer, the production cost is low, mass production is possible, and in recent years, the manufacturing cost of optical devices can be reduced, and thus a microlens can be realized that can be directly coupled to a polymer optical waveguide that is in the spotlight. Become.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100927481B1 (en) * | 2007-06-13 | 2009-11-19 | 고려대학교 산학협력단 | Method of manufacturing micro-nano metal structures |
| WO2011004966A3 (en) * | 2009-07-09 | 2011-03-03 | 인하대학교 산학협력단 | Apparatus for manufacturing a microlens array, and method for manufacturing a microlens array |
| KR101030621B1 (en) * | 2009-07-09 | 2011-04-20 | 인하대학교 산학협력단 | An apparatus for manufacturing lens and a method for manufacturing lens |
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