KR20230049311A - 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 mla 소자 및 제조 방법 - Google Patents

양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 mla 소자 및 제조 방법 Download PDF

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KR20230049311A
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Abstract

양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조방법이 개시된다. 개시된 MLA소자 제조방법은, 웨이퍼의 상부면과 하부면 각각에 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계; 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 상기 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼를 쏘잉(sawing)하여, 상부면과 하부면에 상기 상부 패턴 쉴드 및 상기 상부 얼라인 키와 상기 하부 패턴 쉴드 및 상기 하부 얼라인 키가 대응되게 형성된 다수의 칩을 형성하는 쏘잉 단계; 및 상기 다수의 칩 각각의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이 및 하부 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 렌즈 어레이 형성 단계를 포함한다.

Description

양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 및 제조 방법{MLA device having double-sided pattern shield function and manufacturing method thereof}
본 발명은 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA(Micro Lens Array) 소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
프로젝션 조명, 특히, 차량용 프로젝션 조명 분야에 있어서는, 엘이디 광원에서 조사된 빛이 투과될 때 소정 패턴의 영상을 구현하는 MLA 소자가 알려져 있다. 또한, 종래에는 패턴에 의해 구현되는 영상의 질을 높이기 위해, 패턴이 두 층으로 형성된 MLA 소자가 개발되고 있다. 이와 같은 MLA 소자가 적용된 조명 장치는 기존 구면, 비구면 광학계를 갖는 조명 장치보다 공간 효율이 좋아 더 작게 만들 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, LED 광원과 MLA 소자를 결합하여, 보다 더 슬림한 조명 장치의 제작이 가능하다. 특히, 두 층의 패턴 쉴드를 포함하는 MLA 소자가 프로젝션 조명에 적용되는 경우. 보다 더 선명한 프로젝션 영상 이미지를 구현할 수 있고, 그 영상 이미지의 시인성 및 선예도가 우수하다는 장점을 갖는다.
도 1은 종래 MLA 소자를 제작하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 MLA 옵틱 제작 방법은 패턴 쉴드(3a, 3b)가 각각 형성된 상부 글라스 웨이퍼(2a)와 하부 글라스 웨이퍼(2b)를 준비하는 단계(s1)와, 패턴 쉴드(3a, 3b)가 형성된 상부 글라스 웨이퍼(2a)의 상부면과 하부 글라스 웨이퍼(2b)의 하부면에 옵틱, 즉, 마이크로 렌즈 어레이(4a, 4b)를 형성하는 단계(s2)와, 상부 글라스 웨이퍼(2a)와 하부 글라스 웨이퍼(2b)를 에폭시 본딩으로 접합하여 접합체를 얻는 단계(s3)와, 접합체를 쏘잉(sawing)하여 접합체로부터 MLA 소자(1')를 분리하는 단계(s4)를 포함한다. 이때, 마이크로 렌즈 어레이(4a, 4b)를 형성하는 단계는, 임프린팅 공정을 이용하는 것으로서, 글라스 웨이퍼에 폴리머를 도포하는 공정과 폴리머를 스탬프로 가압하는 스탬핑 공정을 포함한다.
그러나 종래 기술은 스탬프로 가압하는 공정으로 한 장의 웨이퍼에 최대의 배열을 갖게 하는 셀의 배치가 어려우며, 스탬핑 공정시 폴리머의 주변으로의 밀림으로 이웃하는 MLA 옵틱 셀에 불량을 발생시킬 수 있다. 여기에서, MLA 옵틱 셀을 MLA 장치의 분리 전 상태인 것으로 정의한다. 또한, 종래의 기술은 웨이퍼 레벨에서 마이크로 렌즈 어레이를 형성한 후에 쏘잉을 하므로, 투입되는 글라스 웨이퍼 대비 MLA 소자의 생산 수량이 적을 수 밖에 없다. 또한, 종래의 방법은 상부 글라스 웨이퍼와 하부 글라스 웨이퍼 사이의 얼라인 불량이 발생될 우려가 높다. 또한, 종래의 방법은 공정 중 불량이 발생할 경우, 웨이퍼 또는 웨이퍼 접합체 전체가 불량이 되므로, 생산 수율이 크게 떨어질 수 밖에 없다.
공개번호 10-2019-0078820(공개일자 2019년 7월 5일) 공개번호 10-2009-0082469(공개일자 2009년 7월 30일) 공개번호 10-2021-0083587(공개일자 2021년 7월 7일)
본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조방법은, 웨이퍼의 상부면과 하부면 각각에 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계; 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 상기 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼를 쏘잉(sawing)하여, 상부면과 하부면에 상기 상부 패턴 쉴드 및 상기 상부 얼라인 키와 상기 하부 패턴 쉴드 및 상기 하부 얼라인 키가 대응되게 형성된 다수의 칩을 형성하는 쏘잉 단계; 및 상기 다수의 칩 각각의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이 및 하부 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 렌즈 어레이 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조방법은, 웨이퍼의 상부면과 하부면 각각에 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계; 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상기 상부 얼라인 키들과 상기 하부 패턴 쉴드들 및 상기 하부 얼라인 키들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼의 하부면에 버퍼 웨이퍼를 본딩하여 웨이퍼 스택을 형성하는 본딩 단계; 상기 웨이퍼 스택을 쏘잉(sawing)하여, 상부 패턴 쉴드 및 상부 얼라인 키와와 하부 패턴 쉴드 및 하부 얼라인 키가 상하로 대응되게 형성된 다수의 칩을 형성하는 쏘잉 단계; 및 상기 다수의 칩 각각의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이 및 하부 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 렌즈 어레이 형성 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 패턴 쉴드 형성 단계는 상부 패턴 쉴드 형성 과정과 하부 패턴 쉴드 형성 과정을 포함하며, 상기 상부 패턴 쉴드 형성 과정은, 상기 웨이퍼의 상부면이 작업 표면이 되도록 상기 웨이퍼를 투입하고, 상기 웨이퍼의 상부면에 상부 메탈층을 증착하고, 상부 메탈층을 전체적으로 덮도록 상부 PR을 코팅하고, 노광 및 현상 공정에 의해, 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상기 상부 얼라인 키들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역의 상부 PR을 제거하고, 제거되고 남은 상부 PR에 의해 덮인 영역을 제외한 나머지 영역의 상부 메탈층을 에칭하고, 상기 상부 메탈층을 에칭한 후, 남은 상부 PR을 제거하여, 상기 웨이퍼의 상부면에 메탈로 이루어진 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상기 상부 얼라인 키들을 형성하는 것을 포함하며, 상기 하부 패턴 쉴드 형성 과정은 상기 웨이퍼의 하부면이 작업 표면이 되도록 투입하고, 상기 웨이퍼의 하부면에 하부 메탈층을 증착하고, 상기 하부 메탈층을 전체적으로 덮도록 하부 PR을 코팅하고, 노광 및 현상 공정에 의해, 상기 하부 패턴 쉴드들 및 상기 하부 얼라인 키들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역의 하부 PR을 제거하고, 제거되고 남은 하부 PR에 의해 덮인 영역을 제외한 나머지 영역의 하부 메탈층을 에칭하고, 상기 하부 메탈층을 에칭한 후, 남은 하부 PR을 제거하여, 상기 웨이퍼의 하부면에 메탈로 이루어진 상기 하부 패턴 쉴드들 및 상기 하부 얼라인 키들을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 일측면에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자는 상부 글라스 층; 하부 글라스 층; 상부 글라스 층의 하부면에 형성되어 상기 상부 글라스 층과 상기 하부 글라스 층 사이에 개재된 하부 패턴 쉴드; 상기 상부 글라스 층의 상부면에 형성된 상부 패턴 쉴드; 상기 상부 패턴 쉴드를 덮도록 상기 상부 글라스 층의 상부면에 형성된 상부 마이크로 렌즈 어레이; 및 상기 하부 그라스 층의 하부면에 형성된 하부 마이크로 렌즈 어레이를 포함한다.
이때, 상기 MLA 소자는 상기 상부 글라스 층의 하부면에 형성된 하부 얼라인 키와, 상기 상부 글라스 층의 상부면에 형성된 상부 얼라인 키를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자를 높은 수율로 생산할 수 있다는 장점을 갖는다. 종래 기술은 스탬프로 가압하는 공정으로 한 장의 웨이퍼에 최대의 배열을 갖게 하는 셀의 배치가 어렵지만, 본 발명은 웨이퍼 쏘잉 후 임프린팅을 하므로, 위와 같은 문제점을 해결한다. 또한, 본 발명은 투입되는 웨이퍼 대비 MLA 소자의 생산 수량을 획기적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 하나의 웨이퍼에 상부 패턴 쉴드와 하부 패턴 쉴드가 모두 형성되므로, 얼라인 불량의 문제점을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 상부 패턴 쉴드 및 하부 패턴 쉴드 형성된 웨이퍼를 절단하여 칩으로 만든 다음, 상부 마이크로 렌즈 어레이 및 하부 마이크로 렌즈 어레이를 형성하므로, 공정 중 불량이 발생할 경우, 웨이퍼 또는 웨이퍼 접합체 전체가 불량이 되는 문제점을 해결한다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자의 제조 방법을 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 MLA 소자 제조 방법에서 웨이퍼의 양면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자의 제조 방법을 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 2 내지 도 3에 도시된 방법으로 제작된 MLA 소자의 얼라인 정렬 검사에 이용되는 양면 검사 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 명세서에 개시된 모든 실시예에 있어서의, 임의의 구조, 재료, 단계 또는 특징이 본 발명의 일부인 기타 실시예의 임의의 구조, 재료, 단계 또는 다른 특징과 함께 다른 실시예를 구성할 수 있다는 것에 유의한다. 상세한 설명 및 관련 도면이 본 발명의 보호 범위를 제한하거나 정의하는 것은 아님에 유의한다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의해 정의된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자의 제조 방법을 전반적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 MLA 소자 제조 방법에서 웨이퍼의 양면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조 방법은, 웨이퍼(20)의 양면, 즉, 웨이퍼(20)의 상부면과 하부면에 상부 패턴 쉴드(30a)들과 하부 패턴 쉴드(30b)들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계(S11)와, 상부 패턴 쉴드(30a)들 및 하부 패턴 쉴드(30b)들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼(20)를 쏘잉(sawing)하여, 상부면과 하부면에 상부 패턴 쉴드(30a)와 하부 패턴 쉴드(30b)가 대응되게 형성된 다수의 칩(10)을 형성하는 단계(S12)와, 각 칩(10)의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이(40a) 및 하부 마이크로 렌즈 어레이(40b)를 형성하여 MLA 소자를 얻는 단계(S13)를 포함한다.
상기 웨이퍼(20)는 투과성을 갖는 글라스(glass) 웨이퍼인 것이 바람직하다.
상기 패턴 쉴드 형성 단계(S11)는 도 3에 구체적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 상기 패턴 쉴드 형성 단계(S11)는 상기 웨이퍼(20)의 상부면에 상부 패턴 쉴드(30a)들을 형성하는 과정(A)과 상기 웨이퍼(20)의 하부면에 하부 패턴 쉴드(30b)들을 형성하는 과정(B)을 포함한다.
본 실시예에서는 상부 패턴 쉴드를 먼저 형성하고 다음 하부 패턴 쉴드들을 형성하지만, 순서가 바뀔 수 있음은 물론이다.
상부 패턴 쉴드(30a)들을 형성하기 위해, 글라스로 이루어진 웨이퍼(20)가 투입되며, 다음, 웨이퍼(20)의 상부면에 상부 메탈층(M)이 증착된다. 다음, 상부 메탈층(M)을 전체적으로 덮도록 상부 PR(P)이 코팅된다. 다음, 노광 및 현상 공정에 의해, 상부 패턴 쉴드(30a)들 및 상부 얼라인 키(31a)들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역의 상부 PR(P)이 제거되며, 이에 의해 상부 패턴 쉴드(30a)들 및 상부 얼라인 키(31a)들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역에서 상부 메탈층(M)이 외부로 노출된다. 다음, 상부 PR(P)에 의해 덮인 영역을 제외한 나머지 영역의 상부 메탈층(M)을 에칭하고 상부 PR(P)을 제거함으로써, 글라스 웨이퍼(20)의 상부면에 메탈로 이루어진 다수의 상부 패턴 쉴드(30a)들 및 다수의 상부 얼라인 키(31a)들을 매트릭스 배열로 형성한다. 상부 패턴 쉴드(30a)들의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 상부 얼라인 키(31a)들 각각은 상부 패턴 쉴드(30a) 각각에 대응되게 형성된다. 본 실시예에서는, 하나의 상부 패턴 쉴드(30a)를 사이에 두고 한 쌍의 상부 얼라인 키(31a)가 대각선 방향으로 마주하는 형태로 형성된다.
하부 패턴 쉴드(30a)들을 형성하기 위해, 웨이퍼(20)가 하부면이 위로 향한 상태로 투입되며, 다음, 웨이퍼(20)의 하부면에 하부 메탈층(m)이 증착된다. 다음, 하부 메탈층(m)을 전체적으로 덮도록 하부 PR(p)이 코팅된다. 다음, 노광 및 현상 공정에 의해, 하부 패턴 쉴드(30b)들 및 하부 얼라인 키(31b)들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역의 하부 PR(p)이 제거되며, 이에 의해 하부 패턴 쉴드(30b)들 및 하부 얼라인 키(31b)들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역에서 하부 메탈층(m)이 외부로 노출된다. 다음, 하부 PR(p)에 의해 덮인 영역을 제외한 나머지 영역의 하부 메탈층(m)을 에칭하고 하부 PR(p)을 제거함으로써, 글라스 웨이퍼(20)의 하부면에 메탈로 이루어진 다수의 하부 패턴 쉴드(30b)들 및 다수의 하부 얼라인 키(31b)들을 매트릭스 배열로 형성한다. 하부 패턴 쉴드(30b)들의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 하부 얼라인 키(31)들 각각은 하부 패턴 쉴드(30b) 각각에 대응되게 형성된다. 본 실시예에서는, 하나의 하부 패턴 쉴드(30b)를 사이에 두고 한 쌍의 하부 얼라인 키(31b)가 대각선 방향으로 마주하는 형태로 형성된다.
칩(10)의 상부면에는 상부 패턴 쉴드(30a)와 상부 얼라인 키(31a)가 형성되고, 칩(10)의 하부면에는 하부 패턴 쉴드(30b)와 하부 얼라인 키(31b)가 형성된다. 상부 얼라인 키(31a)와 하부 얼라인 키(31b)를 이용하여 상부 패턴 쉴드(30a)와 하부 패턴 쉴드(30b)의 얼라인을 검사할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 단계(S13)는 전술한 공정을 통해 얻어진 칩(10)의 상부면과 하부면 각각에 상기 상부 패턴 쉴드(30a)와 하부 패턴 쉴드(30b)를 덮도록 상부 마이크로 렌즈 어레이(40a) 및 하부 마이크로 렌즈 어레이(40b)를 형성한다. 상부 마이크로 렌즈 어레이(40a) 및 하부 마이크로 렌즈 어레이(40b) 각각은 매트릭스로 배열된 다수의 돔 렌즈들로 이루어질 수 있다. 또한, 돔 렌즈들 각각은 수십 내지 수백 마이크로미터 크기의 폭 및 높이를 갖는다. 또한, 상부 마이크로 렌즈 어레이(40a)와 하부 마이크로 렌즈 어레이(40b)를 형성하기 위해, 칩(10)의 상부면 또는 하부면에 폴리머를 도포한 후 스탬프로 스탬핑하는 임프린팅 공정이 수행될 수 있다. 도시의 편의를 위해 상부 또는 하부 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈의 개수를 3개만 도시하였으나, 이는 본 발명을 한정하는 것이 아니라는 것에 유의한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조 방법은, 웨이퍼(20)의 양면, 즉, 웨이퍼(20)의 상부면과 하부면에 상부 패턴 쉴드(30a)들과 하부 패턴 쉴드(30b)들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계(S21)와, 상부 패턴 쉴드(30a)들 및 하부 패턴 쉴드(30b)들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼(20)의 하부면에 글라스 재질의 버퍼 웨이퍼(50)를 본딩하는 단계(S22)와, 상기 상부 패턴 쉴드(30a)들과 상기 하부 패턴 쉴드(30b)들이 상부면 및 하부면에 형성된 웨이퍼(20)와 상기 웨이퍼(20)의 하부면에 본딩된 버퍼 웨이퍼(50)를 포함하는 웨이퍼 스택을 쏘잉(sawing)하여, 상부 패턴 쉴드(30a)와 하부 패턴 쉴드(30b)이 상하로 대응되게 형성된 다수의 칩(10)을 형성하는 단계(S23)와, 각 칩(10')의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이(40a) 및 하부 마이크로 렌즈 어레이(40b)룰 형성하여 MLA 소자를 얻는 단계(1)를 포함한다.
이때, 상기 버퍼 웨이퍼(50)를 본딩하는 단계(S22)는 MLA 소자(1)의 광 패스 길이를 증가시키기 위해 수행될 수행된다. 본 실시예에 따라, 즉, 상기 버퍼 웨이퍼(50)를 본딩하는 단계(S22)의 추가를 통해 제작된 MLA 소자(1)는 상부 글라스 층(20') 및 하부 글라스 층(50')과, 상부 글라스 층(20')의 하부면에 형성되어 상기 상부 글라스 층(20')과 상기 하부 글라스 층(50') 사이에 개재된 하부 패턴 쉴드(30b)와, 상기 상부 글라스 층(20')의 상부면에 형성된 상부 패턴 쉴드(30a)와, 상기 상부 패턴 쉴드(30a)를 덮도록 상기 상부 글라스 층(20')의 상부면에 형성된 상부 마이크로 렌즈 어레이(40a)와, 상기 하부 그라스 층(20')의 하부면에 형성된 하부 마이크로 렌즈 어레이(40b)를 포함한다.
전술한 것과 같이 제작된 MLA 소자의 상부면(제1 면)과 하부면(제2 면) 정렬을 위해 도 5 내지 도 7에 도시된 것과 같은 양면 동시 측정 장치가 이용될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 양면 동시 측정 장치는, 높이 차이를 갖는 MLA 소자(1)의 제1 면(11)과 제2 면(12)의 이미지를 동시에 획득하기 위한 장치이다.
또한, 상기 양면 동시 측정 장치는 조명부(100)와, 투패스 레귤레이터(200) 및 카메라(300) 등을 포함한다.
상기 조명부(100)는 MLA 소자(1)의 제1 면(11)에 상을 맺고, 다음 상기 제1 면(11)을 지나 제2 면(12)까지 도달하여 상을 맺을 수 있는 광을 조사하도록 구성된다. 상기 조명부(100)는 예컨대 엘이디 또는 엘디 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 면(11)은 위에서 설명한 상부 패턴 쉴드 및 상부 얼라인 키가 형성된 면일 수 있고, 제2 면(12)은 위에서 설명한 하부 패턴 쉴드 및 하부 얼라인 키가 형성된 면일 수 있다.
양면 동시 측정 장치는 빔 분할기(110)를 포함할 수 있는, 상기 빔 분할기(110)는 상기 조명부(100)에서 조사된 광 일부가 MLA 소자(1)의 제1 면(11) 및 제2 면(12)에 유도되도록 광 일부를 아래로 반사시킬 수 있다. 또한, 상기 빔 분할기(110)는 상기 MLA 소자(1)의 제1 면(11) 및 제2 면(12)에서 나온 광 일부를 상기 투패스 레귤레이터(200)를 향해 투과시킬 수 있다. 또한, 상기 투패스 레귤레이터(200)를 통과한 제1 패스의 광 및 제2 패스의 광을 카메라(300) 측으로 반사하는 광 반사부(120)가 제공된다.
상기 조명부(100)의 위치를 다른 위치, 예컨대, 투광성 기재(100)를 기준으로 상기 투패스 레귤레이터(200)의 반대측 위치에 배치한다면, 상기 빔 분할기(110)가 생략될 수 있을 것이다.
상기 카메라(300)는 MLA 소자(1)의 제1 면(11)에서 나온 제1 패스(path)의 광과 상기 제2 면(12)에서 나온 제2 패스(path)의 광을 받아 처리하도록 구성된다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 제1 패스의 광과 제2 패스의 광이 제1 면(11)과 제2 면(12)의 높이 차이에도 불구하고, 상기 투패스 레귤레이터(200)에 의해 실질적으로 동일한 워킹 디스턴스(working distances)를 갖게 되므로, 상기 카메라(300)는 실질적으로 동일한 워킹 디스턴스의 제1 패스의 광과 제2 패스의 광을 거의 동시에 받아 제1 면(11)의 형상 또는 패턴 이미지와 상기 제2 면(12)의 형상 또는 패턴의 이미지를 동시에 획득하는 것이 가능하다.
상기 투패스 레귤레이터(200)는, 상기 MLA 소자(1)의 제1 면(11)에서 나온 제1 패스의 광과 상기 MLA 소자(1)의 제2 면(12)에서 나온 제2 패스의 광이 통과하는 동안, 제1 패스의 워킹 디스턴스(working distance)와 상기 제2 패스의 워킹 디스턴스가 같아지도록, 상기 제1 패스와 상기 제2 패스를 재정의 하도록 구성된다.
또한, 상기 카메라(300)는, 워킹 디스턴스와 실질적으로 같아진, 상기 제1 패스의 광과 상기 제2 패스의 광을 동시에 받을 수 있으므로, 상기 제1 면의 이미지와 제2 면의 이미지를 동시에 획득할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 투패스 레귤레이터(200)는 상기 MLA 소자(1)의 제1 면(11) 또는 제2 면(12)으로부터의 광 중 제1 편광의 광을 반사하고 제2 편광의 광을 투과시키는 편광판(210)과, 상기 편광판(210)에서 반사된 광을 다시 상기 편광판(210)을 향해 반사하는 제1 미러(230)와, 상기 편광판(210)을 투과한 광을 다시 상기 편광판(210)을 향해 반사하는 제2 미러(250)와, 상기 편광판(210)과 상기 제1 미러(230) 사이에 배치된 제1 λ/4 파장판(220)과, 상기 편광판(210)과 상기 제2 미러(250) 사이에 배치된 제2 λ/4 파장판(240)을 포함한다.
상기 제1 λ/4 파장판(220)은 상기 편광판(210)에서 상기 제1 미러(230)를 향할 때와 상기 제1 미러(230)에서 상기 편광판(210)으로 향할 때 광을 각각 45도씩 위상 변환시켜, 광을 상기 편광판(210)을 투과하는 제2 편광으로 만든다. 또한, 상기 제2 λ/4 파장판(240)은 광이 상기 편광판(210)에서 상기 제2 미러(250)를 향할 때와 상기 제2 미러(250)에서 상기 편광판(210)으로 향할 때 광을 각각 45도씩 위상 변환시켜, 광을 상기 편광판(210)에 반사되는 제1 편광으로 만든다.
상기 투패스 레귤레이터(200)는 상기 MLA 소자(1)의 제1 면(11)으로부터 상기 카메라(300)의 수광 렌즈(320)까지 도달하는 제1 패스의 광과 상기 MLA 소자(1)의 제2 면(12)으로부터 상기 카메라(300)의 수광 렌즈(320)까지 도달하는 제1 패스의 광을 아래와 같이 형성할 수 있다.
먼저, 상기 제1 패스의 워킹 디스턴스는 상기 제1 면(11)으로부터 상기 편광판(210)까지의 거리 A와, 상기 편광판(210)과 상기 제1 미러(230) 사이의 왕복 거리 2a와, 상기 편광판(210)으로부터 상기 카메라(30) 측 수광렌즈(320)까지의 거리 C의 합으로 정해진다. 본 실시예에서, 거리 C는 상기 편광판(210)에서 상기 광 반사부(120)에 이르는 거리 C1과 상기 광 반사부(120)에서 상기 카메라 측 수광렌즈(320)까지의 거리 C2의 합으로 정해질 수 있다.
또한, 상기 제2 패스의 워킹 디스턴스는 상기 제1 면(11)과 상기 제2 면(12) 사이의 높이 차 h와, 상기 제2 면(12)으로부터 상기 편광판(210)까지의 거리 A와, 상기 편광판(210)과 상기 제2 미러(250) 사이의 왕복 거리 2b와, 상기 편광판(210)으로부터 상기 카메라(30) 측 수광렌즈(320)까지의 거리 C의 합으로 정해진다. 거리 C는 언급한 바와 같이 상기 편광판(210)에서 상기 광 반사부(120)에 이르는 거리 C1과 상기 광 반사부(120)에서 상기 카메라 측 수관렌즈(320)까지의 거리 C2의 합으로 정해질 수 있다.
따라서, 제1 패스의 워킹 디스턴스 WD1과 제2 패스의 워킹 디스턴스 WD2를 관계식으로 표현하면 다음과 같다.
WD1 = A + 2a + C(또는, C1+C2)
WD2 = A + 2b + C(또는, C1+ C2) + h
또한, 상기 h, 2a와 및 2b는 h ≒ ｜2a - 2b｜의 관계식으로 규정되도록, 상기 편광판(210)과 상기 제1 미러(230) 사이의 거리 a와 상기 편광판(210)과 상기 제2 미러(250) 사이의 거리 b가 정해진다. 따라서, 제1 패스의 워킹 디스턴스 WD1과 제2 패스의 워킹 디스턴스 WD2는 실질적으로 같게 되며, 이에 따라, 상기 카메라(30)는 상기 MLA 소자(1)의 제1 면(11)과 제2 면(12)의 이미지를 동시에 획득할 수 있다.
이때, 제1 이미지와 제2 이미지가 겹쳐져 보이므로. 제1 이미지와 제2 이미지를 구분하여 보기 위한 구성이 필요할 수 있다. 이를 위해, 상기 투패스 레귤레이터(200)는, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 제1 패스의 광 중 제1 파장 범위의 광만을 통과시키는 제1 색 필터(270)와 제2 패스의 광 중 제2 파장 범위의 광만을 통과시키는 제2 색 필터(280)를 더 포함한다. 따라서, 제1 패스의 광에 구현되는 제1 면의 이미지와 제2 패스의 광에 의해 구현되는 이미지는 서로 다른 컬러로 보여질 수 있으며, 쉽게 구분할 수 있다. 컬러로 구분할 필요가 없는 적용에 있어서는, 상기 제1 색 필터(270)와 상기 제2 색 필터(280)가 생략될 수 있다.
한편, 상기 투패스 레귤레이터(200)는 PBS(polarization beam splitter) 큐브(201)를 이용하여 제작된 것일 수 있다. 상기 PBS 큐브(201)는 빗면에 편광물질층이 형성된 두개의 직각삼각기둥을 편광물질층이 접하도록 결합하여 제작될 수 있다. 이와 같이 제작된 PBS 큐브(201)는 상기 편광판(210)이 상기 PBS 큐브(201)의 서로 대각선 방향에 있는 모서리를 연결하는 경사면 형태로 형성된다.
또한 상기 제1 미러(230)와 상기 제2 미러(250)는 상기 PBS 큐브(201)의 서로 직교하는 두 면과 마주하게 형성된다. 상기 제1 미러(230)와 상기 PBS 큐브(201)의 일측면 사이에는 제1 색필터(270)와 상기 제1 λ/4 파장판(220)이 개재되고, 상기 제2 미러(250)와 상기 PBS 큐브(201)의 타측면 사이에는 제2 색필터(280)와 상기 제2 λ/4 파장판(240)이 개재될 수 있다.
나머지 구성은 앞선 실시예와 같으므로 중복을 피하기 워해 설명을 생략한다.
본 발명은 전술한 실시예들에 의해 국한되지 않고 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
10: 칩 20: 웨이퍼
30a: 상부 패턴 쉴드 30b: 하부 패턴 쉴드
40a: 상부 마이크로 렌즈 어레이 40b: 하부 마이크로 렌즈 어레이

Claims (5)

  1. 웨이퍼의 상부면과 하부면 각각에 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계;
    상기 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 상기 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼를 쏘잉(sawing)하여, 상부면과 하부면에 상기 상부 패턴 쉴드 및 상기 상부 얼라인 키와 상기 하부 패턴 쉴드 및 상기 하부 얼라인 키가 대응되게 형성된 다수의 칩을 형성하는 쏘잉 단계; 및
    상기 다수의 칩 각각의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이 및 하부 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 렌즈 어레이 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조방법.
  2. 웨이퍼의 상부면과 하부면 각각에 상부 패턴 쉴드들 및 상부 얼라인 키들과 하부 패턴 쉴드들 및 하부 얼라인 키들을 각각 매트릭스 배열로 형성하는 패턴 쉴드 형성 단계;
    상기 상부 패턴 쉴드들 및 상기 상부 얼라인 키들과 상기 하부 패턴 쉴드들 및 상기 하부 얼라인 키들이 상부면과 하부면에 형성된 웨이퍼의 하부면에 버퍼 웨이퍼를 본딩하여 웨이퍼 스택을 형성하는 본딩 단계;
    상기 웨이퍼 스택을 쏘잉(sawing)하여, 상부 패턴 쉴드 및 상부 얼라인 키와와 하부 패턴 쉴드 및 하부 얼라인 키가 상하로 대응되게 형성된 다수의 칩을 형성하는 쏘잉 단계; 및
    상기 다수의 칩 각각의 상부면과 하부면에 상부 마이크로 렌즈 어레이 및 하부 마이크로 렌즈 어레이를 형성하는 렌즈 어레이 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 패턴 쉴드 형성 단계는 상부 패턴 쉴드 형성 과정과 하부 패턴 쉴드 형성 과정을 포함하며, 상기 상부 패턴 쉴드 형성 과정은, 상기 웨이퍼의 상부면이 작업 표면이 되도록 상기 웨이퍼를 투입하고, 상기 웨이퍼의 상부면에 상부 메탈층을 증착하고, 상부 메탈층을 전체적으로 덮도록 상부 PR을 코팅하고, 노광 및 현상 공정에 의해, 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상기 상부 얼라인 키들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역의 상부 PR을 제거하고, 제거되고 남은 상부 PR에 의해 덮인 영역을 제외한 나머지 영역의 상부 메탈층을 에칭하고, 상기 상부 메탈층을 에칭한 후, 남은 상부 PR을 제거하여, 상기 웨이퍼의 상부면에 메탈로 이루어진 상기 상부 패턴 쉴드들 및 상기 상부 얼라인 키들을 형성하는 것을 포함하며, 상기 하부 패턴 쉴드 형성 과정은 상기 웨이퍼의 하부면이 작업 표면이 되도록 투입하고, 상기 웨이퍼의 하부면에 하부 메탈층을 증착하고, 상기 하부 메탈층을 전체적으로 덮도록 하부 PR을 코팅하고, 노광 및 현상 공정에 의해, 상기 하부 패턴 쉴드들 및 상기 하부 얼라인 키들을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역의 하부 PR을 제거하고, 제거되고 남은 하부 PR에 의해 덮인 영역을 제외한 나머지 영역의 하부 메탈층을 에칭하고, 상기 하부 메탈층을 에칭한 후, 남은 하부 PR을 제거하여, 상기 웨이퍼의 하부면에 메탈로 이루어진 상기 하부 패턴 쉴드들 및 상기 하부 얼라인 키들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자 제조방법.
  4. 상부 글라스 층;
    하부 글라스 층;
    상부 글라스 층의 하부면에 형성되어 상기 상부 글라스 층과 상기 하부 글라스 층 사이에 개재된 하부 패턴 쉴드;
    상기 상부 글라스 층의 상부면에 형성된 상부 패턴 쉴드;
    상기 상부 패턴 쉴드를 덮도록 상기 상부 글라스 층의 상부면에 형성된 상부 마이크로 렌즈 어레이; 및
    상기 하부 그라스 층의 하부면에 형성된 하부 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 상부 글라스 층의 하부면에 형성된 하부 얼라인 키와, 상기 상부 글라스 층의 상부면에 형성된 상부 얼라인 키를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 패턴 쉴드 기능을 갖는 MLA 소자.
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