KR20090084423A - 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법 - Google Patents

웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 액체 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 진행하여 품질 관리 및 제조 공정의 효율성을 높일 수 있도록 한 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법에 관한 것으로,하부 글래스 웨이퍼상에 전극 패드를 형성하는 단계;중판으로 사용될 실리콘 웨이퍼에 복수 개의 챔버 영역을 형성하는 단계;실리콘 웨이퍼에 절연막을 형성하는 단계;하부 글래스 웨이퍼와 실리콘 웨이퍼를 접합하고, 복수 개의 챔버 영역의 내부에 전해액과 절연액을 주입하고, 실리콘 웨이퍼 상부에 상부 글래스 웨이퍼를 접합하여 복수 개의 액체 렌즈를 형성하는 단계; 및, 복수 개의 액체 렌즈를 개별화하고 상기 전극 패드를 오픈시키는 단계;를 포함한다.
액체렌즈, 웨이퍼레벨 패키지, DFR, 절연액, 전해액, 챔버

Description

웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법{Method for fabricating liquid lens using wafer level packaging}
본 발명은 액체 렌즈에 관한 것으로, 구체적으로 다수의 액체 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 진행하여 품질 관리 및 제조 공정의 효율성을 높일 수 있도록 한 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법에 관한 것이다.
액체 렌즈는 형상을 변화시켜서 초점을 조절하는 인간의 눈의 수정체의 동작을 응용한 것으로서, 구조가 간단하고 기계적 구동부가 없어서 신뢰성이 높고 대량 생산에 적합할 뿐 아니라 반응 속도가 빠르며 소모 전력이 매우 낮고 수 밀리미터 이하로 소형화할 수 있다.
액체 렌즈는 디지털 카메라, 카메라 폰, 내시경, 보안 시스템, 광학 기록 장치 등에 다양하게 이용될 수 있다.
액체 렌즈의 기본 원리는 다음과 같다.
도 1a에서와 같이 물과 같은 전도성 용액 방울을 절연체와 금속판으로 구성된 기판상에 위치시키고 금속판과 전도성 용액 사이에 전압을 인가하면, 절연체의 친수성이 증가하면서 절연체 상의 전도성 용액 방울의 형상이 점선 A로부터 실선 B의 형태로 변화하게 된다.
이와 같은 현상을 전기습윤(Electrowetting) 현상이라 한다.
도 1a에서와 같이 공기 중에 놓인 물 방물 대신에, 도 1b에 도시된 바와 같이 동일한 밀도와 상이한 굴절률을 가지며 서로 혼합되지 않는 물과 기름을 이용해도 전기습윤 현상을 발견할 수 있다.
도 1b에서 비전도성 용액인 기름 방울이 전도성 용액인 물속에 잠겨 있는 상황에서, 전압을 인가하면 전기 습윤 현상에 따라 절연체의 친수성이 증가하고 이에 따라 전도성 용액인 물의 형상이 점선 A로부터 실선 B의 형태로 변화하게 된다.
이와 같은 전기 습윤 현상이란 절연체로 코팅된 전극 위에 전도성 용액과 비전도성 용액이 맞닿아 있을 때 외부에서 전극과 전도성 용액에 전압을 인가하여 전도성 용액의 표면장력을 제어함으로써 전도성 용액의 접촉각과 두 용액의 계면의 형상을 변화시키는 것을 말한다.
도 2는 종래 기술의 개별 액체 렌즈 패키징 공정에 의한 구조를 나타낸 것이다.
전극(22)이 형성된 하부 기판(21)과, 하부 기판(21)에 접합되며, 내부에 용액을 채우기 위한 챔버(25)와, 상기 챔버(25)의 표면에 형성되는 절연막(24), 소수성막(23) 그리고 챔버(25) 내부에 채워지는 전해액(26),절연액(27)을 포함하고 구성되고, 챔버(25)의 상부에 상부 기판(28)이 접합된다.
여기서, 절연막(24)은 산화막(SiO2)이 사용되고, 소수성막(23)은 패럴린(Parylene)이 사용된다.
이와 같은 종래 기술의 액체 렌즈 패키징 방법은 챔버가 형성된 챔버와 메탈 전극이 형성된 하부 기판을 접합한 후 개별 절단하여 분리하고, 분리된 개별 소자에 용액을 주입하고 상부 기판을 덮어 패키징을 하는 형태이다.
따라서, 종래 기술의 액체 렌즈 패키징 방법은 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 각각의 액체렌즈를 하나씩 패키징을 함에 따라 작업시간이 오래 걸리게 돼 생산성이 떨어지게 된다.
또한, 패키징된 소자의 검사에 있어서도 효율성이 저하되어 양상 적용에 어려움이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 액체 렌즈의 패키징 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로, 다수의 액체 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 진행하여 품질 관리 및 제조 공정의 효율성을 높일 수 있도록 한 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다수의 액체 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 진행하여 생산성을 높이고 소자 검사 단계에서의 효율성을 높여 양산 적용 가능성을 높인 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법은 하부 글래스 웨이퍼상에 전극 패드를 형성하는 단계;중판으로 사용될 실리콘 웨이퍼에 복수 개의 챔버 영역을 형성하는 단계;상기 실리콘 웨이퍼에 절연막을 형성하는 단계;상기 하부 글래스 웨이퍼와 상기 실리콘 웨이퍼를 접합하고, 상기 복수 개의 챔버 영역의 내부에 전해액과 절연액을 주입하고, 상기 실리콘 웨이퍼 상부에 상부 글래스 웨이퍼를 접합하여 복수 개의 액체 렌즈를 형성하는 단계; 및,상기 복수 개의 액체 렌즈를 개별화하고 상기 전극 패드를 오픈시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하부 글래스 웨이퍼상에 전극 패드를 형성하는 단계는,상기 하 부 글래스 웨이퍼상에 전극 형성용 물질층을 증착하는 단계;상기 전극 형성용 물질층을 선택적으로 패터닝하여 전극층을 형성하는 단계;상기 전극층이 형성된 하부 글래스 웨이퍼상에 웨이퍼 접합을 위한 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 접합층을 형성하는 단계는,상기 전극층이 형성된 하부 글래스 웨이퍼상에 상기 실리콘 웨이퍼와의 접합을 위한 DFR(Dry Film Resist)을 적층하는 단계;및,접합 영역만 남도록 상기 DFR을 선택적으로 패터닝하여 상기 하부 글래스 웨이퍼상에 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 실리콘 웨이퍼에 챔버 영역을 형성하는 단계 이전에, 상기 실리콘 웨이퍼에 저지홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 실리콘 웨이퍼상에 저지 홈을 형성하는 단계는,상기 실리콘 웨이퍼에 샌드 블라스팅(sand blasting) 공정, ICP를 이용한 실리콘 딥 에칭 공정 중 어느 하나를 이용하여 상기 챔버가 형성될 영역의 주위에 원형으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 챔버 영역을 형성하는 단계는,상기 실리콘 웨이퍼에 레이져 가공, ICP를 이용한 실리콘 딥 에칭(Si deep etching), 다이아몬드 드릴을 이용하는 공정 중 어느 하나를 이용하여 챔버가 형성될 영역을 제거함으로써 챔버 영역이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 절연막을 형성하는 단계는,상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 및,절연막이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 복수 개의 챔 버 영역의 측면에 제 2 절연막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 절연막을 형성하는 단계는,열산화공정을 이용한 열산화막, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 질화막, 패럴린막 어느 하나 또는 이들 중에서 선택적으로 적층하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 1 절연막은,열산화 방법을 이용하여 1,000 ~ 3,000Å의 두께로 열산화막을 성장시키고, 열산화막상에 CVD를 이용하여 0.3 ~ 1㎛두께의 질화막을 형성한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제 2 절연막을 형성하는 단계는,상기 실리콘 웨이퍼의 하부에 보호 필름을 형성하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 상부에 마스크층을 형성하는 단계;보호 필름 및 마스크층이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 복수 개의 챔버 영역의 측면에 소수성 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 웨이퍼에 형성된 보호 필름 및 마스크층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 소수성 절연막을 형성하는 단계는,상기 복수 개의 챔버 영역의 측면에 디핑(dipping), 스프레이(spray) 또는 스핀 코팅(spin coating)의 어느 하나의 방법으로 테프론막을 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 복수 개의 액체 렌즈를 형성하는 단계는,상기 하부 글래스 웨이퍼와 상기 실리콘 웨이퍼를 접합하는 단계;접합된 상기 실리콘 웨이퍼의 복수 개의 챔버 영역 내부에 전해액을 주입하고, 상기 전해액과 섞이지 않으면서 비중이 같은 절연액을 상기 실리콘 웨이퍼의 상부 표면 위로 돌출되도록 주입하는 단계; 및,전해액 및 절연액이 주입된 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 상부 글래스 웨이퍼를 접합하 는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 상부 글래스 웨이퍼를 접합하는 단계는,상기 실리콘 웨이퍼상에 접합층을 형성하고, 상기 형성된 접합층을 150 ~ 190℃의 온도로 열처리하여 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 상부 글래스 웨이퍼를 접합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 복수 개의 액체 렌즈를 개별화하고 상기 전극 패드를 오픈시키는 단계는,상기 복수 개의 액체 렌즈를 선택적으로 실리콘 웨이퍼의 일부가 남는 하프 커팅 형태로 다이싱 공정을 진행하여 전극 패드 오픈 영역을 정의하는 단계;전극 패드 오픈 영역이 정의된 상기 복수 개의 액체 렌즈를 개별 단위로 다이싱하는 단계; 및,상기 하부 글래스 웨이퍼상의 전극 패드가 드러나도록 상기 전극 패드 오픈 영역을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 다수의 액체 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 진행하여 품질 관리 및 제조 공정의 효율성을 높일 수 있다.
둘째, 웨이퍼 레벨 상태에서 용액의 주입 및 패키징 공정을 진행하여 패키징이 완료된 상태에서 개별 분리 작업을 하므로 제조 공정 진행시의 결함 발생을 줄일 수 있다.
셋째, 실리콘 웨이퍼를 액체 렌즈의 몸체전극으로 사용하기 때문에 웨이퍼 상태로 일반 반도체 공정의 적용이 가능하다.
넷째, 다수의 액체 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 상태에서 패키징 공정을 진행하여 제조 공정 진행 시간을 줄여 양산 적용 가능성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈의 단면 구성도이다.
본 발명은 웨이퍼 레벨 상태에서 용액의 주입 및 패키징 공정을 진행하여 패키징이 완료된 상태에서 개별 분리 작업을 하는 것으로 공정의 용이성 및 효율성을 높일 수 있다.
챔버가 형성된 실리콘 구조체와 메탈 전극이 형성된 하부 글래스를 접합한 후 개별 절단 없이 웨이퍼 레벨에서 용액의 주입과 패키징을 완료하여 개별 분리하는 구조이다.
먼저, 도 3a는 각각의 액체 렌즈 형성 영역에 상응하여 전극 패드(32)가 형성된 하부 글래스 웨이퍼(31)와, 하부 글래스 웨이퍼(31)에 접합되며, 실리콘 웨이 퍼(35)에 형성되어 내부에 용액을 채우기 위한 챔버와, 상기 챔버의 표면에 형성되는 절연막(34), 소수성막(33) 그리고 챔버 내부에 채워지는 전해액(36),절연액(37)을 포함하고 구성되고, 챔버의 상부에 상부 글래스 웨이퍼(38)가 접합되는 구조이다.
이와 같이 용액의 주입과 상부 글래스 웨이퍼(38)가 접합된 상태에서 전극 패드를 오픈하기 위하여 하프 커팅 형태로 다이싱되는 전극 패드 오픈 영역(39) 정의되고, 다이싱 분리 영역(40)에 의해 각각의 액체 렌즈들이 웨이퍼 레벨에서 개별화되는 구조를 나타낸 것이다.
그리고 도 3b는 실리콘 웨이퍼(51)의 챔버 영역의 주위에 원형으로 저지홈(52)이 형성되고 저지홈(52)의 외곽에는 UV 에폭시층(60)이 형성되는 구조로써, 마찬가지로 각각의 액체 렌즈 형성 영역에 상응하여 전극 패드(42a)가 형성된 하부 글래스 웨이퍼(41)와, 하부 글래스 웨이퍼(41)에 접합층(43a)에 의해 접합되며, 내부에 용액을 채우기 위한 챔버와, 상기 챔버의 표면에 형성되는 절연막(54), 소수성막(57) 그리고 챔버 내부에 채워지는 전해액(61),절연액(62)을 포함하고 구성되고, 챔버의 상부에 상부 글래스 웨이퍼(63)가 접합되는 구조이다.
이와 같이 용액의 주입과 상부 글래스 웨이퍼(63)가 접합된 상태에서 전극 패드를 오픈하기 위하여 하프 커팅 형태로 다이싱되는 전극 패드 오픈 영역(64) 정의되고, 다이싱 분리 영역(65)에 의해 각각의 액체 렌즈들이 웨이퍼 레벨에서 개별화되는 구조를 나타낸 것이다.
도 3a와 도 3b는 챔버 영역내에 용액의 주입을 하고 상부 글래스 웨이퍼를 덮어 웨이퍼 레벨의 패키징을 하고, 전극 패드를 오픈하기 위한 하프 커팅 및 각각의 액체 렌즈들을 개별화하기 위하여 다이싱 공정을 진행한 상태의 구조 단면이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법은 크게 하부 기판 제조 공정, 중판 실리콘 제조 공정, 웨이퍼 레벨 패키징 공정으로 나눌 수 있다.
이하의 설명은 상부 글래스 기판의 접합시에 주입된 용액이 밖으로 흘러나가는 것과 에폭시가 눌리면서 챔버 안쪽으로 들어가는 것을 방지하는 역할을 하도록 저지홈을 형성하는 도 3b의 구조를 중심으로 설명한다.
상기 저지홈 및 에폭시층의 형성 이외에 다른 공정의 진행은 도 3a와 도 3b의 구조의 액체 렌즈가 동일하다.
먼저, 하부 기판 제조 공정은 다음과 같다.
도 4a내지 도 4e는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈의 하부 글래스 제조를 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 4a와 도 4b에서와 같이, 하부 글래스 웨이퍼(41)상에 전극 형성용 물질층(42)을 증착한다.
전극 형성용 물질층(42)은 Au를 사용한다.
이어, 도 4c에서와 같이, 상기 하부 글래스 웨이퍼(41)상에 증착된 전극 형성용 물질층(42)을 사진 식각 공정으로 선택적으로 패터닝하여 전극층(42a)을 형성한다.
도 4d에서와 같이, 전극층(42a)이 형성된 하부 글래스 웨이퍼(41)상에 웨이 퍼 접합을 위한 DFR(Dry Film Resist)(43)을 적층하고, 도 4e에서와 같이, 적층된 DFR(43)을 접합 영역만 남도록 사진 식각 공정으로 선택적으로 패터닝하여 접합층(43a)을 형성한다.
그리고 중판 실리콘 제조 공정은 다음과 같다.
도 5a내지 도 5g는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈의 중판 실리콘 기판 제조를 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 5a와 도 5b에서와 같이, 용액의 용기(챔버) 및 몸체 전극으로 사용되는 실리콘 웨이퍼(51)에 샌드 블라스팅(sand blasting) 공정 또는 ICP를 이용한 실리콘 딥 에칭 공정 중의 어느 하나를 이용하여 각각의 챔버 형성 영역들에 대응되도록 그 주위에 원형으로 저지 홈(52)을 형성한다.
상기 공정으로 각각의 챔버 형성 영역들에 대응하여 형성된 저지 홈(52)은 용액 주입 후 에폭시에 의한 상부 글래스 접합시에 주입된 용액(오일)이 밖으로 흘러나가는 것과 에폭시가 눌리면서 챔버 안쪽으로 들어가는 것을 방지하는 역할을 한다.
그리고 도 5c에서와 같이, 저지홈(52)이 형성된 실리콘 웨이퍼(51)를 챔버 형성 영역만 제거되도록 선택적으로 가공하여 용액 주입 영역이 되는 복수 개의 챔버(53)를 형성한다.
각각의 챔버(53)는 상기 저지홈(52)의 내측 중심에 일정 간격 이격되어 형성되는 것으로, 챔버(53) 형성을 위한 공정은 레이져 가공, ICP를 이용한 실리콘 딥 에칭(Si deep etching), 또는 다이아몬드 드릴을 이용하여 형성한다.
이어, 도 5d에서와 같이, 전기습윤 현상이 가능하도록 챔버(53) 내측의 실리콘 벽면에 제 1 절연막 즉, 절연막(54)을 형성한다.
여기서, 절연막(54)은 열산화공정을 이용한 열산화막, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 질화막, 패럴린막 등을 사용할 수 있으며, 또한 이것들을 혼용하여 사용할 수 있다.
바람직하게는, 1차적으로 열산화 방법을 이용하여 1,000 ~ 3,000Å의 두께로 열산화막을 성장시킨다. 이 열산화막은 절연강도를 높이는 효과가 있다.
이 위에 CVD를 이용하여 0.3 ~ 1㎛두께의 질화막을 형성하여 산화막,질화막의 적층 구조를 갖도록 한다.
질화막은 산화막에 비해 유전율이 높기 때문에 낮은 전압에서 전기습윤현상을 나타내는데, 이를 이용하기 위한 것이다.
그리고 도 5e에서와 같이, 하부 글래스와 접합이 될 실리콘 웨이퍼(51)의 하면에 UV 테이프를 부착하여 보호 필름(55)을 형성하고, 상부는 DFR을 증착하고 선택적으로 패터닝하여 마스크층(56)을 형성한다.
이어, 도 5f에서와 같이, 실리콘 웨이퍼(51)에 형성된 복수 개의 챔버(53) 내부에 제 2 절연막으로 소수성 절연막(57)을 형성한다.
소수성 절연막(57)은 챔버(53)의 벽면에 디핑(dipping), 스프레이(spray) 또는 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법을 이용하여 테프론막을 코팅하여 형성한다.
이때 테프론막은 듀퐁사에서 생산하는 Teflon-AF 용액을 사용한다.
여기서, 실리콘 웨이퍼(51)의 챔버(53) 내부에 제 2 절연막으로 소수성 절연 막(57)을 형성하는 공정에서 상부에 DFR을 증착하고 선택적으로 패터닝하여 마스크층(56)을 형성하는 공정 대신에 쉐도우마스크를 사용하여 마스킹을 한 상태에서 소수성 절연막(57)을 형성하는 것도 가능하다.
그리고 도 5g에서와 같이, 보호 필름(55) 및 마스크층(56)을 제거하여 중판 실리콘층을 제조한다.
이와 같이 하부 기판 및 중판 실리콘 제조가 이루어지면, 다음과 같이 웨이퍼 레벨 패키지 공정을 진행한다.
도 6a내지 도 6i는 본 발명에 따른 액체 렌즈의 웨이퍼 레벨 패키징 공정 단면도이다.
액체 렌즈의 웨이퍼 레벨 패키징 공정은 먼저 도 6a에서와 같이, 복수 개의 전극층(42a) 및 접합층(43a)들이 형성된 하부 글래스 웨이퍼(41)와 중판 실리콘층 즉, 복수 개의 챔버(53)가 형성된 실리콘 웨이퍼(51)를 150 ~ 190℃의 온도에서 접합층(43a)을 이용하여 접합한다.
그리고 도 6b에서와 같이, 실리콘 웨이퍼(51)의 상부의 각각의 저지홈(52) 외곽에 스크린프린팅이나 디펜싱(dipensing)을 이용하여 UV 에폭시층(60)을 형성한다.
이어, 도 6c에서와 같이, 실리콘 웨이퍼(51)에 형성된 각각의 챔버(53) 내부에 전해액(61)을 주입한다.
그리고 도 6d에서와 같이, 전해액(61)과 섞이지 않으면서 비중이 같은 절연액(62)을 주입한다.
여기서, 절연액(62)은 실리콘 웨이퍼(51)의 상부 표면 위로 돌출되도록 주입한다.
이어, 도 6e에서와 같이, UV 에폭시층(60)이 형성된 실리콘 웨이퍼(51)의 상부에 상부 글래스 웨이퍼(63)를 덮어 UV를 조사하여 경화시킨다.
이때 챔버(53) 내에 기포가 형성되지 않도록 절연액(62)을 밖으로 밀어내며 상부 글래스 웨이퍼(63)가 덮이게 된다.
여기서, 도시하지 않았지만, 상부 글래스 웨이퍼(63)와 접합 될 실리콘 웨이퍼(51)의 접합 영역에는 DFR을 패터닝하여 형성되는 접합층이 형성되고, 실리콘 웨이퍼(51)와 상부 글래스 웨이퍼(63)의 접합 공정은 접합층을 150 ~ 190℃의 온도로 열처리하는 공정에 의해 접합이 이루어진다.
그리고 도 6f에서와 같이, 하부 글래스 웨이퍼(41),실리콘 웨이퍼(51)와 상부 글래스 웨이퍼(63)의 접합된 구조체를 선택적으로 식각하여 후속되는 분리 공정으로 하부 글래스 웨이퍼(41)의 전극(42a) 패드가 드러날 수 있도록 실리콘 웨이퍼(51)가 바닥면으로부터 약 100㎛ 이하의 두께만 남도록 다이싱 공정을 진행하여 전극 패드 오픈 영역(64)을 정의한다.
이어, 도 6g와 도6h에서와 같이, 상부 글래스 웨이퍼(63),중판 실리콘 웨이퍼(51),하부 글래스 웨이퍼(41)를 제거하여 다이싱 분리 영역(65)을 정의하고, 각각의 액체 렌즈 소자가 분리될 수 있도록 다이싱 공정을 진행한다.
그리고 도 6i에서와 같이, 각각의 분리된 액체 렌즈를 하부 글래스 웨이퍼상의 전극(42a) 패드가 드러나도록 하프커팅된 분리 실리콘층(66)을 제거한다.
이와 같은 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법은 웨이퍼 레벨에서 다수의 액체렌즈가 형성된 상태에서 패키징이 이루어지기 때문에 생산성이 향상된다.
또한, 웨이퍼레벨 상태에서 공정이 이루어지기 때문에 제품의 품질관리가 용이하여 양산 적용시에 유리하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1a와 도 1b는 액체 렌즈의 원리를 설명하기 위한 구성도
도 2는 종래 기술의 개별 액체 렌즈 패키징 공정에 의한 구조 단면도
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈의 단면 구성도
도 4a내지 도 4e는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈의 하부 글래스 제조를 위한 공정 단면도
도 5a내지 도 5g는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈의 중판 실리콘 기판 제조를 위한 공정 단면도
도 6a내지 도 6i는 본 발명에 따른 액체 렌즈의 웨이퍼 레벨 패키징 공정 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
41. 하부 글래스 웨이퍼 42. 전극 형성용 금속층
43. DFR 51. 실리콘 웨이퍼
52. 저지홈 53. 챔버
54. 절연막 55. 보호 필름
56. 마스크층 57. 소수성 절연막
60. UV 에폭시층 61. 전해액
62. 절연액 63. 상부 글래스 웨이퍼
64. 전극 패드 오픈 영역 65. 다이싱 분리 영역
66. 분리 실리콘층

Claims (14)

  1. 하부 글래스 웨이퍼상에 전극 패드를 형성하는 단계;
    중판으로 사용될 실리콘 웨이퍼에 복수 개의 챔버 영역을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 웨이퍼에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 하부 글래스 웨이퍼와 상기 실리콘 웨이퍼를 접합하고, 상기 복수 개의 챔버 영역의 내부에 전해액과 절연액을 주입하고, 상기 실리콘 웨이퍼 상부에 상부 글래스 웨이퍼를 접합하여 복수 개의 액체 렌즈를 형성하는 단계; 및,
    상기 복수 개의 액체 렌즈를 개별화하고 상기 전극 패드를 오픈시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 글래스 웨이퍼상에 전극 패드를 형성하는 단계는,
    상기 하부 글래스 웨이퍼상에 전극 형성용 물질층을 증착하는 단계;
    상기 전극 형성용 물질층을 선택적으로 패터닝하여 전극층을 형성하는 단계;
    상기 전극층이 형성된 하부 글래스 웨이퍼상에 웨이퍼 접합을 위한 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 접합층을 형성하는 단계는,
    상기 전극층이 형성된 하부 글래스 웨이퍼상에 상기 실리콘 웨이퍼와의 접합을 위한 DFR(Dry Film Resist)을 적층하는 단계;및,
    접합 영역만 남도록 상기 DFR을 선택적으로 패터닝하여 상기 하부 글래스 웨이퍼상에 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼에 챔버 영역을 형성하는 단계 이전에, 상기 실리콘 웨이퍼에 저지홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼상에 저지 홈을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 웨이퍼에 샌드 블라스팅(sand blasting) 공정, ICP를 이용한 실리콘 딥 에칭 공정 중 어느 하나를 이용하여 상기 챔버가 형성될 영역의 주위에 원형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 영역을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 웨이퍼에 레이져 가공, ICP를 이용한 실리콘 딥 에칭(Si deep etching), 다이아몬드 드릴을 이용하는 공정 중 어느 하나를 이용하여 챔버가 형성 될 영역을 제거함으로써 챔버 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 절연막을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 및,
    절연막이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 복수 개의 챔버 영역의 측면에 제 2 절연막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 절연막을 형성하는 단계는,
    열산화공정을 이용한 열산화막, CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용한 질화막, 패럴린막 어느 하나 또는 이들 중에서 선택적으로 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 절연막은,
    열산화 방법을 이용하여 1,000 ~ 3,000Å의 두께로 열산화막을 성장시키고, 열산화막상에 CVD를 이용하여 0.3 ~ 1㎛두께의 질화막을 형성한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 절연막을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 웨이퍼의 하부에 보호 필름을 형성하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 상부에 마스크층을 형성하는 단계;
    보호 필름 및 마스크층이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 복수 개의 챔버 영역의 측면에 소수성 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 실리콘 웨이퍼에 형성된 보호 필름 및 마스크층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 소수성 절연막을 형성하는 단계는,
    상기 복수 개의 챔버 영역의 측면에 디핑(dipping), 스프레이(spray) 또는 스핀 코팅(spin coating)의 어느 하나의 방법으로 테프론막을 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 액체 렌즈를 형성하는 단계는,
    상기 하부 글래스 웨이퍼와 상기 실리콘 웨이퍼를 접합하는 단계;
    접합된 상기 실리콘 웨이퍼의 복수 개의 챔버 영역 내부에 전해액을 주입하고, 상기 전해액과 섞이지 않으면서 비중이 같은 절연액을 상기 실리콘 웨이퍼의 상부 표면 위로 돌출되도록 주입하는 단계; 및,
    전해액 및 절연액이 주입된 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 상부 글래스 웨이퍼를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 상부 글래스 웨이퍼를 접합하는 단계는,
    상기 실리콘 웨이퍼상에 접합층을 형성하고, 상기 형성된 접합층을 150 ~ 190℃의 온도로 열처리하여 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 상부 글래스 웨이퍼를 접합하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 개의 액체 렌즈를 개별화하고 상기 전극 패드를 오픈시키는 단계는,
    상기 복수 개의 액체 렌즈를 선택적으로 실리콘 웨이퍼의 일부가 남는 하프 커팅 형태로 다이싱 공정을 진행하여 전극 패드 오픈 영역을 정의하는 단계;
    전극 패드 오픈 영역이 정의된 상기 복수 개의 액체 렌즈를 개별 단위로 다이싱하는 단계; 및,
    상기 하부 글래스 웨이퍼상의 전극 패드가 드러나도록 상기 전극 패드 오픈 영역을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키징을 이용한 액체 렌즈 제조 방법.
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