KR20090130717A - Fabricating methode of coating film for microlens and the same - Google Patents

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KR20090130717A KR1020080056473A KR20080056473A KR20090130717A KR 20090130717 A KR20090130717 A KR 20090130717A KR 1020080056473 A KR1020080056473 A KR 1020080056473A KR 20080056473 A KR20080056473 A KR 20080056473A KR 20090130717 A KR20090130717 A KR 20090130717A
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Abstract

PURPOSE: A coating film for a micro lens and a manufacturing method thereof are provided to obtain an IR blocking function or anti-reflective function by laminating a plurality of metal oxide layers on a macromolecular film. CONSTITUTION: A macromolecular film is placed on a substrate positioned on a susceptor inside a chamber. Voltage is applied on a first magnetron gun located on the chamber, so a first metal layer is formed. The first metal layer is irradiated with ion beam, so a first metal oxide layer is formed. A second metal layer is formed on the first metal oxide layer. The second metal layer is irradiated with the ion beam, so the second metal oxide layer is formed. The first metal layer is repetitively formed on the second metal oxide layer. The first metal layer is irradiated with the ion beam, so the first metal oxide layer is formed. The second metal layers are repetitively formed on the first metal oxide layer. The second metal layer is irradiated with the ion beam, so the second metal oxide layer is formed.

Description

마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법{Fabricating methode of coating film for microlens and the same}Coating film for microlens and its manufacturing method {Fabricating methode of coating film for microlens and the same}

본 발명은 이미지 센서 상부에 형성되는 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 마이크로렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 금속 산화물층을 적층하여 적외선 차단 및 무반사 기능을 갖는 코팅필름을 형성하기 위한 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microlens coating film formed on the image sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a coating film having an infrared blocking and antireflection function by laminating a metal oxide layer on a polymer film having a microlens array. It relates to a microlens coating film for forming and a method of manufacturing the same.

마이크로 렌즈 어레이(MLA)는 프로젝션 디스플레이 및 디지털 카메라에 사용되고 있는 CCD 또는 CMOS 이미지 센서에 사용되고 있다.Micro Lens Arrays (MLAs) are used in CCD or CMOS image sensors used in projection displays and digital cameras.

카메라의 높은 해상도 구현을 위하여 이미지 센서의 화소 수는 증가하고 있으나, 이에 따라 이미지 센서에서 광을 받는 영역의 면적은 점차 감소하고 있다. 이는 각 픽셀 상에 입사되는 광량 또한 감소한다는 것을 의미한다.In order to achieve high resolution of the camera, the number of pixels of the image sensor is increasing, but accordingly, the area of the light receiving area of the image sensor is gradually decreasing. This means that the amount of light incident on each pixel also decreases.

한편, 광을 받아 들이는 픽셀의 광활성 부분은 총 픽셀 영역의 50％ 또는 그 미만이기 때문에, 픽셀 어레이 상부에 마이크로렌즈 어레이를 형성함으로써, 픽셀의 광활성 영역으로 입사하는 광량을 증가시키는 것이 바람직하다.On the other hand, since the photoactive portion of the pixel which receives light is 50% or less of the total pixel area, it is preferable to increase the amount of light incident on the photoactive area of the pixel by forming a microlens array on the pixel array.

도 1은 종래의 기술에 따른 이미지 센서의 모듈 단면도이다.1 is a module cross-sectional view of an image sensor according to the prior art.

일반적으로 이미지 센서 모듈(110)은 이미지 센서 (120)상부의 인접한 곳에 IR 필터(130)가 위치하고, 그 상부에 집광렌즈(140)가 구비된다.In general, the IR sensor 130 is positioned adjacent to the upper part of the image sensor 120, and the condenser lens 140 is provided on the image sensor module 110.

집광렌즈(140)로 입사된 빛은 IR 필터(130)를 통과한 후, 마이크로 렌즈(150)에서 굴절된 후, 이미지 센서(120)로 집광된다.The light incident on the condenser lens 140 passes through the IR filter 130, is refracted by the micro lens 150, and is then condensed by the image sensor 120.

그러나, 종래의 이미지 센서 모듈(110)의 경우, IR 필터(130)에 대응하는 두께만큼, 모듈의 두께가 증가하는 단점이 있다.However, in the case of the conventional image sensor module 110, there is a disadvantage that the thickness of the module increases by the thickness corresponding to the IR filter 130.

또한, IR 필터(130)가 파티클을 포함한 이물질에 대한 민감도가 크다는 단점이 있어, 이미지 센서 모듈(110) 제작시 발생한 파티클에 의하여 IR 필터(130)의 표면이 오염되는 단점이 있다.In addition, the IR filter 130 has a disadvantage in that the sensitivity to foreign substances including particles is large, and the surface of the IR filter 130 is contaminated by particles generated when the image sensor module 110 is manufactured.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 증착공정을 이용하여 다층의 IR 차단필름을 형성함으로써, 이미지 센서 모듈의 두께를 줄이고, 종래의 IR 필터가 오염되는 문제점을 해결할 수 있는 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above by forming a multi-layer IR blocking film using a deposition process on a polymer film having a micro lens array, thereby reducing the thickness of the image sensor module, conventional IR An object of the present invention is to provide a coating film for a microlens and a method for manufacturing the same, which can solve the problem of filter contamination.

본 발명의 상기 목적은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름상에 서로 다른 금속 산화물층이 교대로 적층하여 형성된 복수의 박막층을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름에 의해 달성된다.The object of the present invention is a polymer film formed with a micro lens array; And a plurality of thin film layers formed by alternately stacking different metal oxide layers on the polymer film.

또한, 본 발명의 다른 목적은 챔버내 서셉터에 구비된 기판상에 고분자 필름을 안착시키는 단계; 상기 챔버에 구비된 제1 마그네트론 건에 전압을 인가하여 제1금속층을 형성하는 단계; 상기 제1금속층에 이온 빔을 조사하여 제1금속 산화물층을 형성하는 단계; 상기 제1금속 산화물층에 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 제2금속층에 이온 빔을 조사하여 제2금속 산화물층을 형성하는 단계 을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, another object of the present invention is to deposit a polymer film on a substrate provided in the susceptor in the chamber; Forming a first metal layer by applying a voltage to the first magnetron gun provided in the chamber; Irradiating an ion beam on the first metal layer to form a first metal oxide layer; Forming a second metal layer on the first metal oxide layer; And irradiating an ion beam to the second metal layer to form a second metal oxide layer.

따라서, 본 발명의 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법은 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름상에 복수의 금속 산화물층을 교대로 적층함으로써, 이미지 센서 모듈의 두께를 감소시키면서, IR 차단 또는 무반사 기능을 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 형성할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.Therefore, the microfilm coating film of the present invention and a method of manufacturing the same by stacking a plurality of metal oxide layers alternately on the polymer film on which the microlens array is formed, while reducing the thickness of the image sensor module, IR blocking or anti-reflective function There is a remarkable and advantageous effect of forming a micro lens array having.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 마이크로 렌즈용 코팅필름은 마이크로 렌즈 어레이(MLA)가 형성된 고분자 필름상에 스퍼터링을 이용하여 다층의 박막으로 형성할 수 있다.Coating film for a micro lens according to the present invention can be formed into a multi-layered thin film using sputtering on a polymer film formed with a micro lens array (MLA).

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성도이다.2 and 3 are schematic diagrams of a sputtering apparatus according to the present invention.

챔버(210)의 일측에는 챔버(210)내의 초기 압력과 스퍼터링에 적합한 증착압력을 조절하기 위한 로터리 및 터보 펌프(250)와 함께 게이트 밸브가 구비되어 있다. 그리고 챔버(210)의 양측에 기판상에 서로 다른 금속층을 형성하기 위한 타겟(330)이 부착된 평판형 마그네트론 건(230,240)이 구비되어 있다. 마그네트론 건(230,240) 사이에는 증착된 금속층에 이온(310)을 조사하여 금속 산화물층(330)을 형성하기 위한 산소 이온소스와 이온 건(260)이 구비되어 있다.One side of the chamber 210 is provided with a gate valve with a rotary and turbo pump 250 for adjusting the initial pressure in the chamber 210 and the deposition pressure suitable for sputtering. In addition, flat magnetron guns 230 and 240 are provided at both sides of the chamber 210 to which targets 330 are attached to form different metal layers on the substrate. An oxygen ion source and an ion gun 260 are provided between the magnetron guns 230 and 240 to form the metal oxide layer 330 by irradiating ions 310 to the deposited metal layer.

평판형 마그네트론 건(230,240)에는 전압을 인가하기 위하여 DC 전원이 연결되어 있으며, 챔버(210)의 내부에는 기판(270)을 지지하기 위한 서셉터와 서셉터를 회전시켜 기판상에 복수의 타겟(330)으로부터 증착되는 박막을 형성하기 위한 회전장치(220)가 구비되어 있다.DC power is connected to the planar magnetron guns 230 and 240 so as to apply a voltage, and the susceptor and the susceptor for supporting the substrate 270 are rotated inside the chamber 210 so that a plurality of targets ( A rotating device 220 for forming a thin film deposited from 330 is provided.

본 발명에 따른 금속 타겟(330)으로는 Nb과 Si 타겟을 사용하며, 기판(270)으로는 고분자 필름(270)을 고정하기 위하여 유리기판을 사용할 수 있다.Nb and Si targets are used as the metal target 330 according to the present invention, and a glass substrate may be used as the substrate 270 to fix the polymer film 270.

타겟(330)과 기판(270)간의 거리는 100 mm이고 이온 건(260)과 기판(270)간의 거리는 120 mm이다. DC전원 공급 장치는 대칭 극(symmetric bipolar)DC 전원을 발생시키는데 최대 802 V와 12 A(=10 kw)의 용량을 가지며 방전주파수는 40 KHz이 다. 기판은 일반 광학용 유리(n=1.52 @ 550 nm)를 사용할 수 있다.The distance between the target 330 and the substrate 270 is 100 mm and the distance between the ion gun 260 and the substrate 270 is 120 mm. The DC power supply generates symmetric bipolar DC power, with capacities up to 802 V and 12 A (= 10 kw), with a discharge frequency of 40 KHz. The substrate may use a general optical glass (n = 1.52 @ 550 nm).

챔버 내에 구비된 서셉터에 고분자 필름이 부착된 기판을 위치시키고, 펌프를 이용하여 진공도를 낮춘다. 그리고 스퍼터링을 위하여 불활성 가스를 주입한 후, Nb 타겟을 스퍼터하여 제1금속층으로 Nb층을 형성한다. 고분자 필름상에 Nb가 증착되면, 서셉터의 회전으로 Nb층이 형성된 고분자 필름은 이온 건으로 이동하여 Nb층에 이온 소스가 조사되어 제1금속 산화물층인 Nb2O5 층이 형성된다. 다시 기판은 제2금속층을 형성하기 위하여 Si 타겟 하부로 위치하여 Si층이 형성되고 이온 건으로 이동함으로써, 제2금속 산화물층, SiO2 층이 형성된다. 이렇게 반복하여 Nb와 Si를 증착 및 이온조사를 통하여 복수의 층으로 적층된 코팅필름을 형성할 수 있다. 이때, 스퍼터링시 온도 조건은 상온으로 설정하여 진행할 수 있다.The substrate on which the polymer film is attached is placed on the susceptor provided in the chamber, and the degree of vacuum is reduced by using a pump. After injecting an inert gas for sputtering, the Nb target is sputtered to form an Nb layer as the first metal layer. When Nb is deposited on the polymer film, the polymer film in which the Nb layer is formed by the rotation of the susceptor is moved to the ion gun, and the ion source is irradiated to the Nb layer to form the Nb 2 O 5 layer, which is the first metal oxide layer. Again, the substrate is positioned below the Si target to form the second metal layer, and the Si layer is formed and moved to the ion gun, thereby forming the second metal oxide layer and the SiO 2 layer. Repeatedly described above can form a coating film laminated in a plurality of layers through deposition and ion irradiation of Nb and Si. At this time, the temperature conditions during sputtering may be set to room temperature.

도 4는 본 발명에 따른 마이크로 렌즈용 코팅필름의 SEM 이미지이다.4 is an SEM image of the coating film for a micro lens according to the present invention.

본 발명에 따른 고분자 기판은 PC 필름을 사용하고 고분자 기판상에 형성된 코팅필름은 Nb2O5층 14, SiO2 14층을 적층하여 28층으로 구성된 것으로 IR 차단효과가 있다.The polymer substrate according to the present invention uses a PC film, and the coating film formed on the polymer substrate is composed of 28 layers of Nb 2 O 5 layer 14 and SiO 2 14 layers, and has an IR blocking effect.

도 5는 본 발명에 따른 고분자 필름상에 IR 차단 코팅필름의 투과율 스펙트럼을 나타낸 것이다.Figure 5 shows the transmission spectrum of the IR barrier coating film on the polymer film according to the present invention.

코팅필름이 형성된 기판을 UV-Vis-spectrophotometer를 사용하여 투과율을 측정하였다.The transmittance of the substrate on which the coating film was formed was measured using a UV-Vis-spectrophotometer.

본 발명에 따른 순수한 PC필름은 굴절률이 가시광선영역에서 약 1.56 정도로 필름 전체 투율은 대략 90.7％이고, 각 경계면에 대한 투과율은 약 95.1％이다.The pure PC film according to the present invention has a refractive index of about 1.56 in the visible region and an overall film transmittance of about 90.7%, and a transmittance of about 95.1% on each interface.

IR 차단을 위하여 Nb2O5층 14, SiO2 14층, 총 28층 코팅필름으로 설계할 때 식 1과 같이 계산된 투과율(Calculated1*)과 측정된 값(Measured1*)을 비교한 것이다.When designed with Nb 2 O 5 layer 14, SiO 2 14 layers, 28 layers coating film for IR blocking, the transmittance (Calculated1 *) and the measured value (Measured1 *) calculated as shown in Equation 1 are compared.

[식 1][Equation 1]

Figure 112008503110484-PAT00001
Figure 112008503110484-PAT00001

No coaing은 코팅필름이 없는 PC 필름의 투과율을 나타내며, Measured2는 28층의 IR 차단 코팅필름이 형성된 투과율을 나타낸 것이다.No coaing shows the transmittance of PC film without coating film, Measured2 shows the transmittance with 28 layers of IR blocking coating film.

결과를 살펴보면, IR 차단 코팅필름은 650nm 이상의 적외선을 차단효과가 우수하며, 400nm이하의 자외선 영역의 빛도 차단하고 있다. 투과영역인 400-650nm에서는 일부(500-520nm)를 제외하고 90％에 가까운 투과율을 보이고 있는데 이것은 코팅이 안 되어있는 PC 필름의 투과율 95.1％와 크게 차이가 나지 않는 값이다.Looking at the results, the IR blocking coating film is excellent in blocking the infrared light of more than 650nm, and also blocks the light in the ultraviolet region below 400nm. In the transmission area of 400-650nm, except for a part (500-520nm), the transmittance is almost 90%, which is not much different from the transmittance of 95.1% of the uncoated PC film.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 PC 필름의 투과율 스펙트럼이다.6 is a transmission spectrum of a PC film having a micro lens array according to an exemplary embodiment of the present invention.

마이크로 렌즈 어레이의 유무에 따라 PC 필름의 투과율에 차이를 보이고 있다. 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 PC 필름(MLA S4,S5)의 투과율이 낮은 이유는 마이크로 렌즈 형성시 코팅필름이 증착되는 렌즈 맞은편에 형성된 거친 표면에 의하여 빛이 산란됨으로 인한 것이다.The transmittance of the PC film is shown to be different depending on the presence or absence of the micro lens array. The reason why the transmittance of the PC films MLA S4 and S5 on which the micro lens array is formed is low is that light is scattered by the rough surface formed on the opposite side of the lens on which the coating film is deposited when the micro lens is formed.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

도 1은 종래의 기술에 따른 이미지 센서의 모듈 단면도,1 is a cross-sectional view of a module of an image sensor according to the related art,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성도,2 and 3 is a configuration diagram of a sputtering apparatus according to the present invention,

도 4는 본 발명의 제1일실시예에 따른 마이크로 렌즈용 코팅필름의 SEM 이미지,4 is an SEM image of a coating film for a micro lens according to the first embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 고분자 필름상에 IR 차단 코팅필름의 투과율 스펙트럼,5 is a transmittance spectrum of the IR blocking coating film on the polymer film according to the first embodiment of the present invention,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 PC 필름에 형성된 IR 차단 코팅필름의 투과율 스펙트럼.FIG. 6 is a transmission spectrum of an IR blocking coating film formed on a PC film having a microlens array according to a first embodiment of the present invention. FIG.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

210: 챔버 220: 회전장치210: chamber 220: rotating device

230,240: 평판형 마그네트론 건 250: 펌프230,240: Flat Magnetron Gun 250: Pump

260: 이온건 270: 기판260: ion gun 270: substrate

Claims (9)

마이크로 렌즈 어레이가 형성된 고분자 필름; 및A polymer film having a micro lens array formed thereon; And 상기 고분자 필름상에 서로 다른 금속 산화물층이 교대로 적층하여 형성된 복수의 박막층A plurality of thin film layers formed by alternately stacking different metal oxide layers on the polymer film 을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름.Coating film for a micro lens comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 산화물츨은 Nb2O5와 SiO2인 마이크로 렌즈용 코팅필름.Wherein the metal oxide is Nb 2 O 5 And SiO 2 The coating film for a micro lens. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 박막층은 Nb2O5 14층과 SiO2 14층을 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름.The thin film layer is a microlens coating film comprising an Nb 2 O 5 14 layer and a SiO 2 14 layer. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 Nb2O5층과 SiO2층은 산소 이온이 주입된 마이크로 렌즈용 코팅필름.The Nb 2 O 5 layer and SiO 2 layer is a coating film for a micro lens implanted with oxygen ions. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 박막층은 반응성 이온 식각을 이용하여 표면처리된 마이크로 렌즈용 코 팅필름.The thin film layer is a coating film for a micro lens surface-treated using reactive ion etching. 챔버내 서셉터에 구비된 기판상에 고분자 필름을 안착시키는 단계;Depositing a polymer film on a substrate provided in the susceptor in the chamber; 상기 챔버에 구비된 제1 마그네트론 건에 전압을 인가하여 제1금속층을 형성하는 단계;Forming a first metal layer by applying a voltage to the first magnetron gun provided in the chamber; 상기 제1금속층에 이온 빔을 조사하여 제1금속 산화물층을 형성하는 단계;Irradiating an ion beam on the first metal layer to form a first metal oxide layer; 상기 제1금속 산화물층에 제2금속층을 형성하는 단계; 및Forming a second metal layer on the first metal oxide layer; And 상기 제2금속층에 이온 빔을 조사하여 제2금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.The method of manufacturing a coating film for a micro lens comprising irradiating an ion beam to the second metal layer to form a second metal oxide layer. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2금속 산화물층 상에 제1금속층을 형성하는 단계;Forming a first metal layer on the second metal oxide layer; 상기 제1금속층에 이온 빔을 조사하여 제1금속 산화물층을 형성하는 단계;Irradiating an ion beam on the first metal layer to form a first metal oxide layer; 상기 제1금속 산화물층에 제2금속층을 형성하는 단계; 및Forming a second metal layer on the first metal oxide layer; And 상기 제2금속층에 이온 빔을 조사하여 제2금속 산화물층을 형성하는 단계를 반복하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.Method of manufacturing a coating film for a micro lens repeating the step of forming a second metal oxide layer by irradiating the second metal layer with an ion beam. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1금속층과 제2금속층을 형성하기 위한 타겟으로 Nb과 Si을 사용하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.Method for producing a coating film for a micro lens using Nb and Si as a target for forming the first metal layer and the second metal layer. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 이온 빔은 이온 소스로 산소를 이용하여 상기 제1금속층 및 제2금속층에 조사하는 마이크로 렌즈용 코팅필름 제조방법.The ion beam is a coating method for producing a micro lens coating film for irradiating the first metal layer and the second metal layer using oxygen as an ion source.
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