KR20120059810A - 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 - Google Patents
마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120059810A KR20120059810A KR1020100121266A KR20100121266A KR20120059810A KR 20120059810 A KR20120059810 A KR 20120059810A KR 1020100121266 A KR1020100121266 A KR 1020100121266A KR 20100121266 A KR20100121266 A KR 20100121266A KR 20120059810 A KR20120059810 A KR 20120059810A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- micro lens
- lens
- forming
- microlens
- mask
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 107
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 77
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 22
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 19
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 241000219739 Lens Species 0.000 description 103
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000013041 optical simulation Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00365—Production of microlenses
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명에서는 이미지 센서의 마이크로 렌즈 형성 방법에 있어서, 그레이 톤 마스크를 2 단계로 나누어 설계한 후, 두 차례에 걸쳐 노광 공정을 수행하여 마이크로 렌즈를 형성시킴으로써, 종래 열적 리플로우를 이용하여 형성하는 마이크로 렌즈보다 개선된 데드 존을 얻을 수 있으며, 마이크로 렌즈내 각 픽셀별 곡률을 자유롭게 조절할 수 있다. 또한, 그레이 톤 마스크를 이용하여 마이크로 렌즈를 형성하는 경우 종래 열적 리플로우 공정에 필요한 브리칭(bleaching)과 하드 베이크(hard bake) 과정이 필요 없게 되어 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 제작 시 그레이 톤 마스크와 열적 리플로우 공정을 혼합한 형태의 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 구현하여, 그레이 톤 마스크를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서 픽셀별 마이크로 렌즈의 곡률 조정이 필요한 경우 마스크 설계를 다시 수행하여야 하는 보완하면서 각 픽셀별 각각 다른 렌즈 곡률을 형성할 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 이미지 센서(image sensor)에 관한 것으로, 특히 이미지 센서에 사용되는 마이크로 렌즈(micro lens) 제조 시 그레이 톤 마스크(gray tone mask)를 이용하여 제로 데드 존(zero dead zone)을 가지는 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array)를 구현하는 동시에 각 픽셀(pixel)에 대응되는 마이크로 렌즈의 구면 반경을 서로 다른 값으로 생성하여 각 픽셀 색상별 광학 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 이미지 센서의 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이에 관한 것이다.
통상적으로, 이미지 센서의 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 공정으로 가장 널리 적용되고 있는 기술에는 포토 레지스트 패턴(photo resist pattern)에 열을 가해 리플로우(reflow) 시킴으로써 원하는 곡률의 렌즈 형태를 얻는 열적 리플로우(thermal reflow) 기술이 있다.
위와 같은 열적 리플로우를 사용하는 경우, 리플로우 과정중 유체 상태에서 이웃 마이크로 렌즈와 닿으면 유체의 표면 장력으로 인해 맞닿은 마이크로 렌즈끼리 서로 한 덩어리가 되려는 성질 때문에 이웃 마이크로 렌즈와의 브리지(bridge)가 급격히 진행되고, 브리지가 발생한 마이크로 렌즈는 곡률이 왜곡되어 불량이 발생하게 된다. 이로 인해 일반적인 열적 리플로우를 사용할 경우 이웃 마이크로 렌즈 사이의 갭(gap)이 없는 완전한 제로 갭 마이크로 렌즈(zero-gap micro lens)를 형성하는 것이 사실상 불가능하다는 문제가 있다.
도 1은 위와 같은 종래 마이크로 렌즈 형성 공정에서의 문제점을 해결하기 위한 방법의 공정 수순도와 각 공정별 평면도(top-down view)를 도시한 것이다.
종래에는 마이크로 렌즈 형성 공정에서 발생하는 이웃 마이크로 렌즈와의 브리지 문제를 해결하기 위해 위 도 1에서와 같이 이웃 마이크로 렌즈를 한번에 형성하지 않고, 제1 마이크로 렌즈의 포토 마스크를 형성하여 열적 리플로우시킨 후, 반도체 기판 상 빈 공간에 다시 제2 마이크로 렌즈의 포토 마스크를 형성하여 열적 리플로우시키는 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정(2-step micro lens) 또는 듀얼 마이크로 렌즈 형성 공정(dual micro lens)으로 마이크로 렌즈를 형성시킨다.
위와 같은 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정의 경우 가로/세로 방향으로 이웃한 마이크로 렌즈를 두 번에 나누어 형성하기 때문에 렌즈 브리지(lens bridge) 위험이 적어 완전한 제로 갭(zero-gap) 형성이 가능하나, 도 1의 'a'에 해당하는 대각 방향 이웃 마이크로 렌즈와의 거리(또는 데드 존 직경)가 '0'이 되는 경우 역시 대각 방향으로의 렌즈 브리지가 발생하므로 데드 존(dead zone) 직경을 일정 간격 이하로 줄일 수 없는 한계가 있다.
즉, 통상 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정의 경우 조절 가능한 데드 존 직경은 0-300nm 수준으로 픽셀 피치(pixel pitch)와 상관없이 일정하다. 따라서 픽셀 면적과 데드 존 면적의 비율을 고려하면 1.4 μm 픽셀 미만에서는 추가의 개선이 필요하다는 문제가 있다. 다른 한편으로 픽셀의 크기가 1.2 μm 이하 수준으로 작아지는 경우 레드/그린/블루(red/green/blue) 각 색상 별로 최적 렌즈 곡률이 모두 달라야 하지만, 기존의 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정 역시 열적 리플로우를 두 단계로 나누어 진행하는 것뿐이기 때문에 각 픽셀 색상 별로 각기 다른 곡률로 형성할 수 없다는 문제가 생기게 되어 픽셀 테크(pixel-tech)가 높아짐에 따른 최적화가 매우 어려워진다는 문제가 있다.
또한, 종래의 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정은 1단계 및 2단계에서의 마이크로 렌즈 형성 공정에서 모두 열적 리플로우를 사용하여 렌즈 형태를 만드는데, 열적 리플로우의 경우 픽셀 크기에 따라 각각 다른 최적 조건을 찾아야 하기 때문에 픽셀 크기가 줄어들 때마다 각각 수 차례의 최적화 과정을 거쳐야 한다는 문제가 있다.
이와 같은 기존 열적 리플로우의 한계를 극복하기 위한 방법으로 도 2에 도시된 바와 같은 MEMS 공정에서 유래한 그레이 톤 마스크(gray-tone mask)(200)를 이용한 마이크로 렌즈 형성 공정이 최근 다시 주목을 받고 있다. 위 그레이 톤 마스크(200)는 해상도 이하의 작은 점으로 점묘화를 그리듯 마스크 패턴(mask pattern)을 형성하여 점의 밀도(density)에 따라 투과되는 빛의 세기(intensity)가 연속적으로 변하여 포토 리소그래피(photo-lithography) 만으로 원하는 곡률을 얻는 공정 방법이다.
그러나, 도 2에서와 같이 그레이 톤 마스크를 사용하여 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 경우 각 색상 별로 원하는 곡률을 자유롭게 형성할 수 있는 반면, MEMS의 수십 μm 피치(pitch)의 렌즈 형성에 사용되는 경우와 달리, 픽셀의 크기가 1-2 μm에 불과한 이미지 센서용 마이크로 렌즈 어레이의 경우 이웃 렌즈 사이에 형성되는 갭 공간 프로파일(gap space profile)은 0.1-0.2 μm 정도의 거리 내에서 급격히 변해야 한다.
그러나, 갭 공간 프로파일의 날카로운 정도는 결국 포토-리소그래피(photo-lithography) 해상도에 따라 결정되므로 i-line 파장을 사용하는 마이크로 렌즈용 포토레지스트(photo resist)의 경우, 도 3에 도시된 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 공정과 SEM(scanning electron microscope) 사진에서 보여지는 바와 같이 심하게 갭 공간 라운딩(gap space rounding)(300)이 형성되어 마이크로 렌즈의 유효 곡률은 작아지고 4 개의 렌즈가 맞닿는 데드 존의 크기는 커지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 그레이 톤 마스크 공정을 활용하여 종래 수준 또는 종래보다 적은 공정 수를 유지하면서도 기존의 2단계 마이크로 렌즈에서 구현 불가능했던 제로 데드 존을 가지는 마이크로 렌즈 어레이를 구현하는 동시에 열적 리플로우 로는 구현 불가능한 각 픽셀 색상 별 렌즈 곡률의 최적화가 가능하도록 하며, 갭 공간(gap space) 라운딩 현상도 효과적으로 개선시킬 수 있도록 하는 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 마이크로 렌즈 제작 시 그레이 톤 마스크와 열적 리플로우 공정을 혼합한 형태의 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 구현하여, 그레이 톤 마스크를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서 픽셀별 마이크로 렌즈의 곡률 조정이 필요한 경우 마스크 설계를 다시 수행하여야 하는 보완하면서 각 픽셀별 각각 다른 렌즈 곡률을 형성할 수 있도록 하는 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이를 제공하고자 한다.
상술한 본 발명은 마이크로 렌즈 제조 방법으로서, 반도체 기판 상 마이크로 렌즈 형성 영역에 제 1 렌즈형성물질층을 형성하는 단계, 제 1 마스크를 이용하여 상기 1 렌즈형성물질층 제1 마이크로 렌즈로 형성하는 단계와, 상기 마이크로 렌즈 형성 영역 상, 상기 제 1 마이크로 렌즈에 인접한 영역에 제 2 렌즈형성물질층을 형성하는 단계, 상기 제 1마스크와 다른 타입의 제 2 마스크를 이용하여 상기 2 렌즈형성물질층을 제2 마이크로 렌즈로 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1마이크로 렌즈는 상기 제 1마스크로서 그레이톤 마스크를 이용하여 형성되고, 상게 제 2마이크로 렌즈는 리플로우(reflow)공정을 통하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 마스크는, 상기 제 1 렌즈형성물질층으로 빛을 투과시키는 투과 영역과 빛을 차단시키는 차단 영역으로 형성되고, 상기 차단영역의 상기 빛을 차단시키는 물질의 밀도는 약 20~80% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차단영역은 크롬으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1마이크로 렌즈와 상기 제 2마이크로 렌즈의 곡률은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1마이크로 렌즈에 있어서 수평 절단면의 곡률과 대각선절단면의 곡률은 서로 같고, 수평 절단면과 대각선 절단면의 하부층으로부터의 높이는 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1마이크로 렌즈와 상기 제 2마이크로 렌즈는 수직 또는 수평방향으로 서로 인접하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 렌즈형성물질층을 형성하는 단계 이전에 칼라필터층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 렌즈형성물질층을 형성하는 단계 이전에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이로서, 제 1마이크로 렌즈와, 상기 제 1마이크로 렌즈와 인접하고, 상기 제 1마이크로 렌즈와 곡률이 다른 제 2마이크로 렌즈를 포함하고, 상기 제 1마이크로 렌즈에 있어서 수평 절단면과 대각선 절단면의 하부층으로부터의 높이는 서로 다르며, 상기 제 2마이크로 렌즈에 있어서 수평 절단면과 대각선 절단면의 하부층으로부터의 높이는 서로 같은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1마이크로 렌즈와 상기 제 2마이크로 렌즈는 수직 또는 수평방향으로 서로 인접하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1마이크로 렌즈는 수평 절단면의 곡률과 대각선절단면의 곡률이 서로 같고, 상기 제 2마이크로 렌즈는 수평 절단면의 곡률과 대각선절단면의 곡률이 서서 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 렌즈형성물질층 아래에 형성된 칼라필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 렌즈형성물질층 아래에 형성된 오버코트층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 이미지 센서의 마이크로 렌즈 형성 방법에 있어서, 그레이 톤 마스크를 2 단계로 나누어 설계한 후, 두 차례에 걸쳐 노광 공정을 수행하여 마이크로 렌즈를 형성시킴으로써, 종래 열적 리플로우를 이용하여 형성하는 마이크로 렌즈보다 개선된 데드 존을 얻을 수 있으며, 마이크로 렌즈내 각 픽셀별 곡률을 자유롭게 조절할 수 있는 이점이 있다. 또한, 그레이 톤 마스크를 이용하여 마이크로 렌즈를 형성하는 경우 종래 열적 리플로우에 필요한 브리칭(bleaching)과 하드 베이크(hard bake) 과정이 필요 없게 되어 공정을 단순화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에서는 마이크로 렌즈 제작 시 그레이 톤 마스크와 열적 리플로우 공정을 혼합한 형태의 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 구현하여, 그레이 톤 마스크를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서 픽셀별 마이크로 렌즈의 곡률 조정이 필요한 경우 마스크 설계를 다시 수행하여야 하는 보완하면서 각 픽셀별 각각 다른 렌즈 곡률을 형성할 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 1은 종래 열적 리플로우를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정 수순도,
도 2는 종래 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 예시도,
도 3은 종래 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 공정 및 SEM 사진 예시도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크 2 단계 마이크로 렌즈 형성 공정 수순도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 예시도,
도 6은 도 4의 공정에 따른 마이크로 렌즈 프로파일의 SEM 사진 예시도,
도 7은 도 6의 마이크로 렌즈 프로파일에 대한 광학 시뮬레이션 그래프 예시도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 더미 패턴을 가지는 포토마스크 예시도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 크롬 밀도와 레지스트 두께의 상관관계 그래프 예시도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용하여 개선된 마이크로 렌즈 프로파일 예시도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈의 SEM 사진 예시도.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정 수순도,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 적용하여 구현한 마이크로 렌즈 어레이의 SEM 사진 예시도,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 오버 코트층이 필요 없도록 하는 그레이 톤 마스크의 설계 개념을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 열적 리플로우 공정과 그레이 톤 마스크 공정을 통한 마이크로 렌즈 SEM 사진 및 곡률 반경 도면 예시도.
도 2는 종래 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 예시도,
도 3은 종래 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 공정 및 SEM 사진 예시도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크 2 단계 마이크로 렌즈 형성 공정 수순도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 예시도,
도 6은 도 4의 공정에 따른 마이크로 렌즈 프로파일의 SEM 사진 예시도,
도 7은 도 6의 마이크로 렌즈 프로파일에 대한 광학 시뮬레이션 그래프 예시도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 더미 패턴을 가지는 포토마스크 예시도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 크롬 밀도와 레지스트 두께의 상관관계 그래프 예시도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용하여 개선된 마이크로 렌즈 프로파일 예시도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈의 SEM 사진 예시도.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정 수순도,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 적용하여 구현한 마이크로 렌즈 어레이의 SEM 사진 예시도,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 오버 코트층이 필요 없도록 하는 그레이 톤 마스크의 설계 개념을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 열적 리플로우 공정과 그레이 톤 마스크 공정을 통한 마이크로 렌즈 SEM 사진 및 곡률 반경 도면 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크 2 단계 마이크로 렌즈 형성 공정(2 step gray tone mask) 수순을 도시한 것이다.
일반적으로, 그레이 톤 마스크를 사용하여 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array)를 형성할 때 발생하는 렌즈 대 렌즈 갭 프로파일 라운딩(lens-to-lens gap profile rounding)은 노광 파장에 따른 해상도 부족에서 기인한 것으로, 기본적으로는 도 1의 2 단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 도 4와 같이 그레이 톤 마스크(gray tone mask)를 이용하여 구현하면 해결이 가능하다.
즉, 도 4에서 보여지는 바와 같은 그레이 톤 마스크 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서는, 도 4의 (a)에서와 같이, 반도체 기판상 제1 그레이 톤 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 제1 마이크로 렌즈(400)를 형성하고, 도 4의 (b)에서와 같이, 제1 그레이 톤 마스크를 통해 형성한 제1 마이크로 렌즈(400)의 빈 공간에 제2 그레이 톤 마스크를 이용하여 제2 마이크로 렌즈(402)를 형성한다.
이에 따라, 마이크로 렌즈간 갭(gap)을 제로 갭(zero gap)으로 형성하여 제로 데드존 마이크로 렌즈(zero dead zone micro lens)를 구현할 수 있게 된다.
도 5는 도 4의 공정에서 사용되는 포토마스크(500)의 예를 도시한 것으로, 반도체 기판 상 마이크로 렌즈 어레이를 형성시키는 영역은 그레이 톤 마스크(502)를 형성하고, 마이크로 렌즈 어레이가 형성되지 않는 대각선 방향의 영역은 크롬 패드(Cr pad)(504)로 빛이 통과하지 못하도록 차단막을 형성시킨다.
위와 같은 그레이 톤 마스크(502)를 이용하여 반도체 기판상 도포된 포토 레지스트막에 제1 마이크로 렌즈를 형성한 이후에는 크롬 패드(504)로 차단막이 형성되었던 영역에 두 번째 그레이 톤 마스크를 형성시키고, 이전의 그레이 톤 마스크 영역은 크롬 패드를 이용하여 차단막을 형성시킨 후, 두 번째 그레이 톤 마스크를 이용하여 반도체 기판상 제1 마이크로 렌즈의 대각선 방향의 영역에 제2 마이크로 렌즈를 형성시킴으로써 제로 데드존을 가지는 마이크로 렌즈 어레이를 형성시키게 된다.
그러나, 도 5에서와 같이 마이크로 렌즈가 형성되지 않는 영역을 크롬 패드 등으로 구성되는 차단막을 통해 빛이 완전히 투과되지 못하도록 하여 마이크로 렌즈를 제조하는 경우, 도 6의 SEM 사진에서 보여지는 바와 같이, 원래 기대되는 구면의 마이크로 렌즈 대신에 육면체에 가깝게 구면의 상부가 깍여 나간 듯한 코닉 프로파일(conic profile)(600)이 형성된다.
위와 같은 실험 결과는 도 7에 도시된 광학 시뮬레이션(optical simulation)에서 얻어지는 인텐시티 프로파일(intensity profile)을 통해 원인을 추정할 수 있다.
도 7의 (a)는 반도체 기판 상 마이크로 렌즈 어레이를 형성시키는 영역은 그레이 톤 마스크(502)를 형성하고, 마이크로 렌즈 어레이가 형성되지 않는 대각선 방향의 영역은 크롬 패드(504)로 빛이 통과하지 못하도록 차단막을 형성시킨 포토마스크(500)의 구성을 도시한 것이다.
위 도 7의 (a)에서와 같은 포토마스크(500)의 구성에서 포토마스크(500)로 빛이 조사되는 경우, 크롬 패드(504)로 조사된 빛이 크롬 패드(504)의 가장자리 부분에서 회절을 일으켜 그레이 톤 마스크(502)의 영역에 추가의 빛이 조사되는 효과를 일으키게 된다.
이에 따라, 그레이 톤 마스크(502)의 하부로 인가되는 빛의 인텐시티 프로파일이 크롬 패드(504) 영역에서 회절된 빛의 영향을 받아 도 7의 (b)에서 보여지는 바와 같이 코닉 프로파일의 형태로 형성되며, 이와 같은 인텐시티 프로파일이 형성된 상태에서 그대로 노광공정이 수행되는 경우 위와 같은 인텐시티 프로파일이 그대로 포토 레지스트에 전사되어 도 6의 SEM 사진에서와 같은 코닉 프로파일(600)을 가지는 마이크로 렌즈가 형성되는 것이다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 포토마스크 상 크롬 패드로부터 발생되는 회절 현상을 차단시키는 것이 필요하다.
이에 따라, 본 발명에서는 포토마스크 상 크롬 패드에 의한 회절을 제거시키기 위해 도 8의 (a)에서 보여지는 바와 같이 포토마스크(800) 상 크롬 패드가 형성되었던 부분을 그레이 톤 마스크(502)와 같은 방식으로 그레이 더미 마스크(gray dummy mask)(802)로 형성하여 크롬 패드에 의한 빛의 회절을 현상을 방지시키고자 한다.
이때, 그레이 더미 마스크(802)는 그레이 렌즈 사이트의 해상도 이하의 도트 크기(dot size)의 일정 더미 패턴(dummy pattern)으로 형성되며, 도트의 밀도(density)는 도 9에서와 같이 마스크 크롬 밀도(mask Cr density) 변화에 대한 포토레지스트(photo resist) 두께의 변화 곡선 데이터를 구하여 얻을 수 있다.
도 9를 참조하면, 크롬 밀도(Cr density) 변화에 대한 포토레지스트 두께(resist thickness)의 변화 그래프에서, a에서 b 사이와 같이 특정 크롬 밀도 구간에서만 레지스트의 두께가 선형적으로 변하는 것을 알 수 있게 된다.
즉, 도 9에서 보여지는 바와 같이 크롬 밀도가 a 이하인 경우, 레지스트 두께는 최대 두께로 일정하고, 밀도가 b 이상인 경우 레지스트 두께는 최저 두께로 일정하게 되는 것을 알 수 있다. 이때, a 는 바람직하게 약 20~30% 범위가 될 수 있고, b 는 바람직하게 약 60~80% 범위가 될 수 있다.
이때, 앞서 설명한 도 7의 (a)에서와 같은 마스크 크롬 패드(mask Cr pad)는 네거티브 레지스트(negative resist)를 사용하는 경우, 레지스트가 형성되지 않도록 하기 위한 것이므로, 도 9에 도시된 포토레지스트 두께의 변화 그래프를 참조하면 크롬 밀도가 b 이상인 경우 레지스트의 두께는 도 7의 (a)에서와 같이 크롬 패드(Cr pad)가 있는 넌 패턴 영역(non-pattern site)과 동일하다고 볼 수 있다.
따라서, 크롬 패드 대신 크롬 밀도가 b가 되도록 작은 그레이 도트(gray dot)로 이루어지는 그레이 더미 마스크(802)를 형성하면 크롬 패드 영역(Cr pad site)에서의 최저 인텐시티 수준과 같은 인텐시티 수준을 형성할 수 있게 된다.
이와 같이, 크롬 패드 대신 크롬 밀도가 b가 되도록 작은 그레이 도트로 이루어지는 그레이 더미 마스크(802)를 형성시켜 광학 시뮬레이션을 수행하게 되면, 도 8의 (b)에서 보여지는 바와 같이 마이크로 렌즈 형성 영역에 대한 빛의 인텐시티 프로파일이 마이크로 렌즈 패턴에서 기대하는 렌즈 구면에 가깝게 개선되는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 도 7과 도 8에 도시된 포토마스크의 구성에 따라 실제 형성되는 마이크로 렌즈의 SEM을 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 마이크로 렌즈가 형성되지 않는 영역을 크롬 패드(504)로 형성한 포토마스크(500)를 사용하는 경우에는 도 10의 (a)에서와 같이 크롬 패드 영역에서 발생한 빛의 회절이 마이크로 렌즈 영역에 영향을 주어 마이크로 렌즈가 코닉 프로파일(600)로 형성된 것을 알 수 있다.
그러나, 마이크로 렌즈가 형성되지 않는 영역을 그레이 더미 마스크(802)로 형성한 포토마스크(800)를 사용하는 경우에는 도 10의 (b)에서와 같이 그레이 더미 마스크(802) 영역에서 빛의 회절이 발생하지 않아, 마이크로 렌즈 영역에 영향을 주지 않게 됨으로써 마이크로 렌즈가 기대한 바와 같이 구면 형태(810)로 형성된 것을 알 수 있다.
이상의 결과들을 고려하면 그레이 톤 마스크 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 이용하여 마이크로 렌즈를 구현할 때에는 넌 패턴(non-pattern) 지역을 크롬 패드(negative resist인 경우) 또는 크리어 윈도우(clear window)(positive resist인 경우)로 탑재할 경우 육면체 형태의 코닉 프로파일이 구현되므로, 반드시 그레이 도트 크기 정도의 작은 점 패턴으로 이루어진 일정한 밀도의 그레이 더미 마스크로 처리해야 함을 알 수 있다. 이때, 그레이 더미 마스크내 그레이 도트의 밀도는 도 9에서 도시된 바와 같은 크롬 밀도 변화에 따른 레지스트의 두께 그래프를 통해 실험적으로 얻어 레지스트의 두께가 최소 두께가 되는 영역의 밀도로 정하면 된다.
도 11은 도 8에 도시된 그레이 톤 마스크를 이용하여 공정을 수행한 마이크로 렌즈의 SEM 사진 예시도이다.
위 도 11의 (a)에 도시된 SEM 사진을 참조하면, 기존의 열적 리플로우 방식의 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정과 달리 각 색상 별 4개 픽셀이 모두 각각 다른 렌즈 곡률을 갖도록 구현된 것을 확인할 수 있다. 이는 기존의 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정과 다른 가장 중요한 점 중 하나로서, 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 형성 공정의 경우 각 픽셀 별로 마스크 상의 그레이 도트 밀도 변화를 다르게 하는 방식으로 각 픽셀별로 각각 최적의 곡률을 구현할 수 있다.
한편, 도 11의 (b)에 도시된 SEM 사진의 top view와 (a)에 도시된 SEM 사진의 tilt view 에서는 기존 열적 리플로우를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정대비 데드 존의 정의가 분명치 않은 것을 확인할 수 있는데, 이는 그레이 톤 마스크를 이용한 마이크로 렌즈 공정의 특성으로 데드 존 위치가 기존 열적 리플로우에서와 같이 펀칭(punching)된 형태로 나타나지 않고 완만하게 곡률을 가지며 형성되어 실질적으로 제도 데드 존(zero-dead-zone)을 구현하기 때문이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정 수순을 도시한 것이다.
본 발명의 그레이 톤 마스크 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서는 도 4에서와 같이, 마스크 설계 시점에서 각 픽셀별 최적 렌즈 곡률을 결정하여 구현할 수 있는 이점이 있다는 것은 전술한 바와 같다.
그러나, 기존 열적 리플로우를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서 마스크의 교체 없이 열적 리플로우 조건 등의 조절만으로도 상당 부분 마이크로 렌즈의 곡률 등을 조절할 수 있기 때문에 이미 생산 중인 제품의 경우에도 언제든 마이크로 렌즈의 곡률 등을 더 우수한 성능을 내도록 조절할 수 있는 반면, 그레이 톤 마스크 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정의 경우, 마이크로 렌즈의 곡률을 조정하여 제품의 성능을 향상시키려면 마스크를 다시 설계하여 제작해야 하였다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 이와 같은 그레이 톤 마스크 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 개선하기 위하여 도 12에서와 같이 그레이 톤 마스크와 열적 리플로우를 방식을 조합한 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 제안한다.
즉, 도 12를 참조하면, 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정은 그레이 톤 마스크(800)를 사용하여 제1 마이크로 렌즈(1000)를 형성한 후, 열적 리플로우를 위한 포토마스크(1100)를 이용하여 포토레지스트 패턴(1004)을 생성하고, 이를 열적 리플로우를 통해 제2 마이크로 렌즈(1006)로 형성하는 것이다.
이때, 그레이 톤 마스크(800)를 이용하여 형성한 제1 마이크로 렌즈(1000)를 블루/레드 픽셀(blue/red pixel)로 형성하게 하면 블루/레드 픽셀의 경우 각 색상 별로 곡률을 상이하게 구현할 수 있고, 다음으로 제2 마이크로 렌즈(1006)를 두 개의 그린 픽셀(green pixel)에 형성하면 제1 마이크로 렌즈(1000)를 형성한 블루/레드 픽셀과는 또 다른 제 3의 곡률을 갖도록 구현할 수 있게 된다.
이 경우, 제1 마이크로 렌즈(1000)와 제2 마이크로 렌즈(1006)를 모두 그레이 톤 마스크를 사용하여 구현하는 경우와 마찬가지로 블루/레드/그린 각 색상 별로 상이하게 곡률을 최적화할 수 있기 때문에 앞서 설명한 실시 예에서 제안한 그레이 톤 마스크 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서의 장점은 동일하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 제2 마이크로 렌즈(1006)는 열적 리플로우를 통해 형성하기 때문에 리플로우 공정 조건의 조정으로 예를 들어 그린 픽셀의 경우 언제든 추가적인 최적화를 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 적용하여 구현한 마이크로 렌즈 어레이의 SEM 사진 예시도 이다.
도 13의 (a)를 참조하면, 열적 리플로우로 형성된 제2 마이크로 렌즈(1006) 사이에 기존 열적 리플로우를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서와 같은 수준의 코너 데드존(corner dead zone)(1200)이 형성되었음에도 불구하고, 그레이 톤 마스크를 사용하여 형성된 블루/레드 픽셀의 제1 마이크로 렌즈(1000)의 대각 방향으로는 제로 데드존(zero-dead-zone)(1202)이 형성된다.
이에 따라, 그레이 톤 마스크를 이용한 제1 마이크로 렌즈만 적용하더라도, 도 13의 (b)에서 도시된 기존 열적 리플로우를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정의 문제점인 작은 픽셀에서도 유한한 크기의 데드 존이 형성되는 문제점이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 그레이 톤 마스크를 이용하는 마이크로 렌즈 형성 공정을 광경화성 네거티브 포토 레지스트(negative photo resist)를 사용하여 구현할 경우, 열적 리플로우(thermal reflow) 공정을 거치지 않아도 우수한 내화학성/내열성 등을 갖기 때문에 도포-노광-현상의 일반적인 포토리소그라피(photo-lithography) 공정만으로 최종 마이크로 렌즈를 완성할 수 있어 공정 단계가 단순해지는 장점이 있다.
이와 같은 경우 구현한 구조가 마이크로 렌즈의 역할을 제대로 수행하기 위해서는 가시광선 파장에서 고르게 90% 이상의 높은 투과율을 보여야 하고 가시광선 파장 내에서는 투과율/흡광율이 불연속적으로 변하지 말아야 한다.
이에 적합한 포토 레지스트에는 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이 종래부터 컬러 필터(color filter)(1450)의 상부에는 컬러 필터(1450)의 단차를 평탄화(planarizing)시키고, 패키징(packaging) 공정 중 사용되는 화학 물질 및 수분 등으로부터 컬러 필터(1450)를 보호하기 위해 널리 사용되어 온 포토 레지스트(photo-resist) 등으로 형성되는 오버 코트층(over-coat layer)(1452)이 있다.
그런데, 이와 같은 오버 코트층(1452)의 상부에 도 14의 (b)에서 도시된 바와 같은 그레이 톤 마스크를 이용한 제1 마이크로 렌즈(1000)를 형성할 경우, 하부의 오버 코트층(1452)과 제1 마이크로 렌즈(1000)가 2개 층을 형성하게 되어 마이크로 렌즈의 단차가 높게 형성된다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 제1 마이크로 렌즈(1000)의 설계를 조정함으로써 컬러 필터(1450) 상부에 별도의 오버 코트층(1452)을 형성하지 않고도 제1 마이크로 렌즈(1000)가 그 역할을 대신하도록 하여 마이크로 렌즈의 단차가 낮게 형성될 수 있도록 한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 컬러 필터(1450) 상부에 별도의 오버 코트층(1452)이 필요 없도록 하는 그레이 톤 마스크의 설계 개념을 도시한 것이다.
도 14의 (a)를 참조하면, 크롬 밀도(Cr density)에 대한 레지스트의 두께 변화를 도시한 그래프로부터 크롬 밀도가 예를 들어 "c"와 같이 일정 레지스트 두께를 갖도록 하는 그레이 톤 마스크(1400)를 도 14의 (c)에서와 같이 일정 그레이 더미(gray dummy)로 형성하는 경우, 그레이 톤 마스크(1400)를 이용하여 제1 마이크로 렌즈(1000)를 형성할 시 그레이 더미로 형성된 그레이 더미 마스크(1402)가 위치된 영역에서는 도 14의 (e)에서와 같이 레지스트(1404)가 크롬 밀도에 따라 미리 계산된 일정 두께로 형성되어 덮이게 된다.
즉, 도 14의 (e)에서 도시된 바와 같이, 제1 마이크로 렌즈(1000)의 형성을 위한 레지스트(1404)를 도 14의 (c)에서와 같은 패턴의 그레이 톤 마스크(1400)를 이용하여 제1 마이크로 렌즈(1000)를 형성하는 경우, 제1 마이크로 렌즈(1000)가 형성되지 않는 넌 패턴 더미 영역(non-pattern dummy)(1406)에는 일정한 두께의 오버 코트층이 형성되게 되므로, 별도의 오버 코트층(1452)을 미리 형성시키는 단계 없이도, 오버 코트층을 형성할 수 있게 된다.
이때, 넌 패턴 더미 영역(1406)에 형성될 레지스트(1404)의 두께는 도 14의 (a)에 도시된 크롬 밀도와 레지스트 두께의 관계를 나타낸 그래프를 이용하여 그레이 더미 마스크(1402)내 그레이 더미의 밀도 조절을 통해 자유롭게 설정할 수 있기 때문에 기존에 별도로 오버 코트 층을 형성하는 경우와 대비하여 자유롭게 오버 코드층의 높이 축소가 가능하여 매우 간단하게 버티컬 쉬링크(vertical shrink)를 구현할 수 있다.
이와 같은 방법으로 버티컬 쉬링크(vertical shrink)를 구현할 경우, 이미지 센서(image sensor)의 픽셀 하부에서 집광되는 빛의 스폿(spot) 크기는 Airy disc 크기인 [(초점 거리)*(파장)]/[pixel 크기]에 비례하므로 고정된 픽셀 크기 및 파장에서 집광 효율을 높여 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 열적 리플로우 공정과 그레이 톤 마스크 공정으로 형성된 마이크로 렌즈의 SEM 사진과 각 마이크로 렌즈의 반경 도면을 도시한 것이다.
도 15의 (a)는 열적 리플로우 공정으로 형성된 마이크로 렌즈의 SEM사진과 다양한 방향으로 컷팅한 경우의 마이크로 렌즈 반경 도면을 도시한 것으로, 열적 리플로우 공정으로 형성된 마이크로 렌즈는 수평 방향 컷(A-cut)과 제1 대각선 방향 컷(B-cut), 제2 대각선 방향 컷(C-cut)으로 절단된 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 서로 다르게 형성된다.
그러나, 이와 달리, 그레이 톤 마스크 공정으로 형성된 마이크로 렌즈의 SEM 사진과 다양한 방향으로 컷팅한 경우의 마이크로 렌즈 반경 도면을 도시한 도 12의 (b)를 참조하면, 그레이 톤 마스크 공정으로 형성된 마이크로 렌즈는 어떤 방향으로 컷팅을 수행하더라고 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 일정하게 되는 것을 알 수 있다.
즉, 그레이 톤 마스크 공정으로 형성된 마이크로 렌즈는 도 15의 (b)에서 보여지는 바와 같이, 수평 방향 컷(A-cut)과 제1 대각선 방향 컷(B-cut), 제2 대각선 방향 컷(C-cut)으로 절단된 마이크로 렌즈의 곡률 반경은 동일하게 되며, 하부층으로부터의 높이(h4, h5, h6)는 서로 다른 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 이미지 센서의 마이크로 렌즈 형성 방법에 있어서, 그레이 톤 마스크를 2 단계로 나누어 설계한 후, 두 차례에 걸쳐 노광 공정을 수행하여 마이크로 렌즈를 형성시킴으로써, 종래 열적 리플로우를 이용하여 형성하는 마이크로 렌즈보다 개선된 데드 존을 얻을 수 있으며, 마이크로 렌즈내 각 픽셀별 곡률을 자유롭게 조절할 수 있다. 또한, 그레이 톤 마스크를 이용하여 마이크로 렌즈를 형성하는 경우 종래 열적 리플로우에 필요한 브리칭(bleaching)과 하드 베이크(hard bake) 과정이 필요 없게 되어 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 발명에서는 마이크로 렌즈 제작 시 그레이 톤 마스크와 열적 리플로우 공정을 혼합한 형태의 하이브리드 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정을 구현하여, 그레이 톤 마스크를 이용한 2단계 마이크로 렌즈 형성 공정에서 픽셀별 마이크로 렌즈의 곡률 조정이 필요한 경우 마스크 설계를 다시 수행하여야 하는 보완하면서 각 픽셀별 각각 다른 렌즈 곡률을 형성할 수 있도록 한다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
1000 : 제1 마이크로 렌즈 1006 : 제2 마이크로 렌즈
1450 : 컬러 필터 1452 : 오버 코트층
1450 : 컬러 필터 1452 : 오버 코트층
Claims (15)
- 마이크로 렌즈 제조 방법으로서,
반도체 기판 상 마이크로 렌즈 형성 영역에 제 1 렌즈형성물질층을 형성하는 단계,
제 1 마스크를 이용하여 상기 1 렌즈형성물질층 제1 마이크로 렌즈로 형성하는 단계와,
상기 마이크로 렌즈 형성 영역 상, 상기 제 1 마이크로 렌즈에 인접한 영역에 제 2 렌즈형성물질층을 형성하는 단계와,
상기 제 1마스크와 다른 타입의 제 2 마스크를 이용하여 상기 2 렌즈형성물질층을 제2 마이크로 렌즈로 형성하는 단계
를 포함하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1마이크로 렌즈는 상기 제 1마스크로서 그레이톤 마스크를 이용하여 형성되고,
상게 제 2마이크로 렌즈는 리플로우(reflow)공정을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 마스크는,
상기 제 1 렌즈형성물질층으로 빛을 투과시키는 투과 영역과 빛을 차단시키는 차단 영역으로 형성되고, 상기 차단영역의 상기 빛을 차단시키는 물질의 밀도는 약20%~80% 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 차단영역은 크롬으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1마이크로 렌즈와 상기 제 2마이크로 렌즈의 곡률은 서로 다른 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1마이크로 렌즈에 있어서 수평 절단면의 곡률과 대각선절단면의 곡률은 서로 같고, 수평 절단면과 대각선 절단면의 하부층으로부터의 높이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1마이크로 렌즈와 상기 제 2마이크로 렌즈는 수직 또는 수평방향으로 서로 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
제 1 렌즈형성물질층을 형성하는 단계 이전에 칼라필터층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
제 1 렌즈형성물질층을 형성하는 단계 이전에 오버코트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 마스크는,
상기 제 1 렌즈형성물질층으로 빛을 투과시키는 투과 영역과 빛을 차단시키는 차단 영역으로 형성되고, 상기 차단영역의 상기 빛을 차단시키는 물질의 밀도는 약30%~60% 인 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 제조 방법.
- 제 1마이크로 렌즈와,
상기 제 1마이크로 렌즈와 인접하고, 상기 제 1마이크로 렌즈와 곡률이 다른 제 2마이크로 렌즈를 포함하고,
상기 제 1마이크로 렌즈에 있어서 수평 절단면과 대각선 절단면의 하부층으로부터의 높이는 서로 다르며,
상기 제 2마이크로 렌즈에 있어서 수평 절단면과 대각선 절단면의 하부층으로부터의 높이는 서로 같은 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 마이크로 렌즈 어레이.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1마이크로 렌즈와 상기 제 2마이크로 렌즈는 수직 또는 수평방향으로 서로 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 마이크로 렌즈 어레이. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1마이크로 렌즈는 수평 절단면의 곡률과 대각선절단면의 곡률이 서로 같고,
상기 제 2마이크로 렌즈는 수평 절단면의 곡률과 대각선절단면의 곡률이 서서 다른 것을
특징으로 하는 이미지 센서용 마이크로 렌즈 어레이.
- 제 13 항에 있어서,
제 1 렌즈형성물질층 아래에 형성된 칼라필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
- 제 13 항에 있어서,
제 1 렌즈형성물질층 아래에 형성된 오버코트층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100121266A KR101196318B1 (ko) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 |
| US13/163,159 US8379311B2 (en) | 2010-12-01 | 2011-06-17 | Method for fabricating micro-lens, and micro-lens array including the micro-lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100121266A KR101196318B1 (ko) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120059810A true KR20120059810A (ko) | 2012-06-11 |
| KR101196318B1 KR101196318B1 (ko) | 2012-11-01 |
Family
ID=46162011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100121266A KR101196318B1 (ko) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8379311B2 (ko) |
| KR (1) | KR101196318B1 (ko) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101265312B1 (ko) * | 2011-03-15 | 2013-05-16 | 주식회사 엘지화학 | 마이크로 렌즈 어레이 시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 |
| US20150137296A1 (en) | 2013-11-20 | 2015-05-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Color Filter Array and Micro-Lens Structure for Imaging System |
| CN104865738A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-08-26 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 具有黑色矩阵的玻璃基板及其制备方法、液晶面板 |
| US10269847B2 (en) * | 2016-02-25 | 2019-04-23 | Semiconductor Components Industries, Llc | Methods of forming imaging pixel microlenses |
| US11569291B2 (en) * | 2020-11-05 | 2023-01-31 | Visera Technologies Company Limited | Image sensor and method forming the same |
| CN116125570A (zh) * | 2023-04-14 | 2023-05-16 | 福建福特科光电股份有限公司 | 带有间隙掩模的微透镜阵列的制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6301051B1 (en) | 2000-04-05 | 2001-10-09 | Rockwell Technologies, Llc | High fill-factor microlens array and fabrication method |
| FR2894035A1 (fr) * | 2005-11-30 | 2007-06-01 | St Microelectronics Rousset | Imageur cmos comprenant une matrice de microlentilles ayant un taux de remplissage eleve |
| KR20080113489A (ko) * | 2007-06-25 | 2008-12-31 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
| US8372578B2 (en) * | 2007-10-09 | 2013-02-12 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Gray-tone lithography using optical diffusers |
| KR100937656B1 (ko) | 2007-11-26 | 2010-01-19 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 소자 및 그의 제조 방법 |
| JP5310065B2 (ja) | 2009-02-16 | 2013-10-09 | 株式会社ニコン | 凹凸形状の形成方法、光学素子アレイの製造方法、光学素子アレイ、及びマイクロレンズアレイ |
-
2010
- 2010-12-01 KR KR1020100121266A patent/KR101196318B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-06-17 US US13/163,159 patent/US8379311B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101196318B1 (ko) | 2012-11-01 |
| US8379311B2 (en) | 2013-02-19 |
| US20120140332A1 (en) | 2012-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101196318B1 (ko) | 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 | |
| US5739548A (en) | Solid state imaging device having a flattening layer and optical lenses | |
| JP4696927B2 (ja) | マイクロレンズアレイの製造方法 | |
| JP2008524657A (ja) | マイクロレンズアレイ | |
| WO2016095393A1 (zh) | 薄膜图案化的方法 | |
| JP5233404B2 (ja) | 濃度分布マスクの製造方法及びマイクロレンズアレイの製造方法 | |
| TW201203527A (en) | Manufacturing method for solid-state imaging device | |
| JP5239417B2 (ja) | マイクロレンズアレイの製造方法及び濃度分布マスク及びその設計方法 | |
| JP2007316153A (ja) | カラー撮像素子のマイクロレンズ製造方法及びカラー撮像素子のマイクロレンズアレイ | |
| JP5402316B2 (ja) | フォトマスク、及び光学素子の製造方法 | |
| JP5391701B2 (ja) | 濃度分布マスクとその設計装置及び微小立体形状配列の製造方法 | |
| KR101248806B1 (ko) | 마이크로 렌즈 제조 방법 및 마이크로 렌즈 어레이 | |
| US9703015B2 (en) | Photomask, method of manufacturing optical element array, optical element array | |
| JP2016111184A (ja) | カラー固体撮像素子、その製造方法、及びフォトマスク | |
| JP2007035837A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| JP5286821B2 (ja) | マイクロレンズアレイの製造方法及び濃度分布マスク | |
| JP5136288B2 (ja) | 濃度分布マスク及びその製造方法 | |
| KR101346121B1 (ko) | 하프톤 패턴 및 광근접보정 패턴을 포함하는 포토 마스크 및 그 제조 방법 | |
| JP5629964B2 (ja) | 濃度分布マスクとその製造方法及びマイクロレンズアレイの製造方法 | |
| WO2017030025A1 (ja) | カラー固体撮像素子およびその製造方法 | |
| US20120100662A1 (en) | Method of manufacturing solid-state image sensor | |
| JP2006126243A (ja) | 露光マスク並びにマイクロレンズアレイおよびその作製方法 | |
| JP5565771B2 (ja) | マイクロレンズの製造方法および撮像素子 | |
| JP2008060571A (ja) | イメージセンサ及びイメージセンサの製造方法 | |
| JP4483294B2 (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150904 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160908 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170913 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |