KR930003687B1 - 칼라필터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1(a)∼(d)도는 종래의 칼라필터의 제조공정도.
제2(a)∼(d)도는 이 발명에 따른 칼라필터의 제조공정도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 실리콘기판 32, 33, 34 : 제1, 제2, 제 3 포토다이오드
35 : 도전막 37 : 절연막
39 : 평탄화층 41 : 제 1 염색층
43 : 제 1 중간층 45 : 제 2 염색층
47 : 제 2 중간층 49 : 제 3 염색층
51 : 제 3 중간층 53 : 렌즈층
54 : 렌즈패턴 55 : 마스크
57, 58, 59 : 제1, 제2, 제 3 렌즈
이 발명은 칼라필터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 노광량의 조절에 의해 렌즈들을 형성할 수 있는 칼라필터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 촬상용 전자관이나 전자관을 대체할 차세대의 촬상소자로써 각광받고 있는 고체촬상소자는 광전변환 영역의 상부에 칼라필터(Clolr Fliter)를 형성함으로써 칼라화를 이룬다. 상기 고체 촬상소자에는 모스트랜지스터, 광트랜지스터 및 전하결합소자(Charge coupled Device; 이하 CCD라 칭함)등이 있다. 상기 중에서 소형 무비카메라(Movie Camera) 등에 주로 사용되는 CCD는 다화소화 및 고감도화가 요구되어 칼라필터에 광집속을 하기 위한 렌즈들을 형성시키는 기술의 개발되고 있다. 또한, 액정표시소자(Liquid Crystal Display)등의 표시소자들도 전광변환 영역상에 칼라필터를 형성하여 칼라화를 이룬다.
칼라필터의 종류에는 카세인(Casein) 또는 젤라틴(Gelatin) 등의 유기물에 염색하여 형성되는 유기필터와, 광학간섭을 이용하는 무기필터가 있다. 상기 필터들중 유기필터의 가격이 저렴하여 무기필터보다 더 많이 이용되고 있다. 제 1(a)도∼제 1(d)도는 종래의 CCD용 칼라필터의 제조공정도이다. 제1(a)도를 참조하면, 실리콘 기판(1)의 표면이 요철(凹凸) 구조로 이루어져 요(凹)부분의 표면에 포토다이오드들(2)(3)(4)이 형성되어 있고, 철(凸)부분의 표면에 도전막(5) 및 절연막(7)이 형성된 CCD가 있다. 상기 CCD의 표면상에 폴리이미드(Ployimide) 등의 투명한 물질로 평탄화층(9)을 형성하며, 이 평탄화층(9)의 상부에 상기 포토다이오드(2)와 대응하도록 카세 또는 젤라틴에 중크롬산 암모늄이 소정비율로 배합되어 이루어지면서 염색물질로 염색된 염색층(11)을 형성한다. 상기 염색층(11)이 마젠타(Magenta), 시안(Cyan) 및 옐로우(Yellow)등의 색광등 중 어느 하나를 분광하기 위하여 염색물질로 각각 마젠타, 시안 또는 옐로우등의 물질 중 어느 하나로 염색되어 형성된다. 그후, 상술한 구조의 전 표면에 폴리이미드를 도포하여 중간층(13)을 형성한다.
제1(b)도를 참조하면, 상기 중간층(13)의 상부에 상술한 바와 동일한 방법으로 염색층들(15)(19)과 중간층들(17)(21)을 순차적으로 형성한다. 상기에서 염색층(15)(19)은 상기 중간층(17)에 의해 혼색되는 것을 방지한다. 그 다음, 상기 중간층(17)에 의해 혼색되는 것을 방지한다. 그 다음, 상기 중간층(21)의 전 표면에 아크릴(Acril)계의 물질로 렌즈층(23)을 형성한 후 노광(Exposure)한다. 상기에서 마스크(25)를 사용하여 렌즈층(23)에서 상기 포토다이오드들(2)(3)(4)의 상부를 제외한 나머지부분을 노광시킨다.
제1(c)도를 참조하면, 상기 마스크(25)를 제거한 후 현상(Evelopment)하여 상기 렌즈층(23)의 노광된 부분을 제거하여 상기 포토다이오드들(2)(3)(4)의 상부에 렌즈패턴(24)이 형성된다.
제1(d)도를 참조하면, 상기 렌즈패턴(24)들을 열처리하여 상기 포토다이오드들(2)(3)(4)과 대응하는 렌즈들(27)(28)(29)을 형성한다. 상기에서 렌즈들(27)(28)(29)을 형성하기 위하여 열처리를 하면 상기 렌즈패턴(24)들의 모서리부분부터 녹아흐르게 된다. 따라서 열처리는 저온에서 고온의 순서로 여러차례 실시하는데, 이 저온의 열처리는 렌즈패턴(24)들의 모서리부분을 녹아흐르게 하고, 순차적으로 고온의 열처리를 하여 소정의 곡률을 갖는 렌즈들(27)(28)(29)을 형성하게 된다. 또한, 상기 렌즈들(27)(28)(29)의 두께에 따라 광의 집속거리가 변하게 된다. 즉, 렌즈들(27)(28)(29)이 두꺼우면 광의 집속거리가 짧아지고, 얇으면 광의 집속거리가 길어지게 된다. 따라서, 렌즈들(27)(28)(29)을 광의 집속거리가 짧을 때에는 저온으로 열처리하여 두껍게 형성하고, 광의 집속거리가 길 때에는 고온으로 열처리하여 얇게 형성한다. 그러나, 렌즈들을 얇게 형성하기 위해 고온의 열처리를 하면 렌즈들의 형상변화가 심하여 공정이 불안정하고, 두껍게 형성하기 위해 저온에서만 열처리를 하면 렌즈들의 형상이 불완전하므로 렌즈를 형성하기 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 이 발명의 목적은 렌즈패턴형성시 조사되는 노광량의 조절로 열처리온도의 영향을 최소로하여 렌즈들을 형성하는 공정을 안정화하여 수율을 향상시킬 수 있는 칼라필터의 제조방법을 제공함에 있다.
이 발명의 다른 목적은 렌즈들의 두께와 무관하게 렌즈들의 형상을 제어하여 감도를 향상시킬 수 있는 칼라필터제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 이 발명은 복수의 화소들이 매트릭스형상으로 배치된 기판의 상부에 형성하는 칼라필터의 제조방법에 있어서, 상기 기판에 평탄화층을 형성하는 제 1 과정; 상기 제 1 평탄화층 상부에 상기 복수의 화소중 임의의 화소와 대응하도록 염색층을 형성하는 공정과, 상기 염색층의 상부에 중간층을 형성하는 공정으로 이루어지는 제 2 과정; 상기 제 2 과정을 적어도 2회 반복처리하는 제 3과정; 상기 제 3 과정후 최상의 중간층에 렌즈층에 렌즈층을 형성하는 공정과, 상기 렌즈층을 노광 및 현상하여 상기 화소들과 일치하는 부분은 평평하고 그 나머지부분은 계단형상을 갖는 렌즈패턴을 형성하는 공정으로 이루어지는 제 4 과정; 상기 렌즈패턴을 열처리하여 렌즈를 형성하는 제 5 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 이 발명을 상세히 설명한다.
제2(a)도∼제2(d)도를 참조하며, 실리콘기판(31)의 표면이 요철구조로 이루어져 요부분의 표면에 제1, 제2 및 제 3 포토다이오드들(32)(33)(34)이, 철부분에는 Al등의 금속으로 이루어진 배선용도전막(35)과 SiO 등으로 이루어진 절연막(37)이 형성된 CCD가 있다. 상기 CCD의 표면상에 폴리이미드(Polyimide)등의 투명한 물질을 3000정도로 도포하여 평탄화층(39)의 상부에 중크롬산이 함유된 카세인 또는 젤라틴에 중크롬산 암모늄을 소정비율로 배합하여 4000∼7000정도로 도포한 후 통상의 사진공정에 의해 상기 제 1 포토다이오드(32)와 대응하는 부분에 염색층패턴을 형성한다. 계속해서, 전술한구조의 전표면에 염료를 도포하여 제 1 염색층(41)을 형성한다. 상기 제 1 염색층(41)은 상기 염색층패턴에 염료가 반응하여 형성되는 것으로, 이 염료는 상기 평탄화층(39)과는 반응하지 않는다. 그 다음, 상기 평탄화층(39)상의 염료를 탈이온수(Deionized Water)에 의해 제거한다. 상기 제 1 염색층(41)은 입사광에서 마젠타, 시안 및 옐로우등의 색광들 중 어느 하나를 분광하기 위해서는 마젠타, 시안 및 옐로우등의 염료 중 어느 하나로 염색된다. 즉, 상기 제 1 염색층(41)이 마젠타의 색광을 분광하기 위해서는 염료로는 마젠타가 사용된다. 그 다음 전술한 구조의 전 표면에 상기 평탄화층과 동일한 물질로 1㎛정도 두께의 제 1 중간층(43)을 형성한다.
제2(b)도를 참조하면, 상기 제 1 중간층(43)의 상부에 상기 제 1 염색층(41)과 동일한 물질 및 방법에 의해 제2 및 제 3 포토다이오드들(33)(34)과 대응하는 염색층패턴들을 형성한 후 염색하여 제2 및 제 3 염색층들(45)(49)을 형성한다. 상기 제2 및 제 3 염색층들(45)(49)이 입사광에서 시안과 옐로우의 색광들을 분광하기 위해서 염료로 시안과 엘로우를 사용한다. 또한, 상기 제2 및 제 3 염색층들(45)(49)의 상부에는 상기 제 1 중간층(43)과 동일한 물질 및 방법으로 제2 및 제 3 중간층들(47)(51)을 형성한다. 그 다음, 상기 제 3 중간층(51)의 상부에 폴리이미드 또는 아크릴계의 물질 등으로 렌즈층(53)을 형성한 후 하나의 패턴에서 광의 투과율을 변화시킨 마스크(55)를 이용하여 노광한다. 즉, 상기 마스크(55)는 각각의 패턴에서 제1, 제2 및 제 3 포토다이오드들(32)(33)(34)과 일치할 부분은 투과율이 0%이고, 이 부분에서 멀어질수록 소정부분별로 투과율이 커지도록 형성한다.
제2(c)도를 참조하면, 상기 마스크(55)를 제거하고 현상하여 렌즈패턴(54)들을 형성한다. 이때, 상기 렌즈패턴(54)들은 광의 투과율에 따라 계단형태로 형성된다. 즉, 상기 마스크(55)에 의해 패턴내에 노광되는 정도가 다르므로 현상시에 상기 렌즈층(53)이 제거되는 정도가 다르다. 따라서, 상기 렌즈패턴(54)들은 상기 제1, 제2 및 제 3 포토다이오들(32)(33)(34)과 일치하는 부분은 제거되지 않아 평평하며, 이 평평한 부분에서 멀어질수록 상기 마스크(55)의 광투과율에 따라 더 많이 제거된다.
제2(d)도를 참조하면, 상기 렌즈패턴(54)들을 열처리하여 상기 제1, 제2 및 제 3 포토다이오드들(32)(33)(34)과 대응하는 제1, 제2 및 제 3렌즈들(57)(58)(59)을 형성한다. 상기에서 렌즈패턴(54)들은 계단형태부분의 단차들이 작다. 따라서 상기 제1, 제2 및 제 3 렌즈들(57)(58)(59)의 형성시 저온으로 열처리하여 상기 렌즈패턴(54)들의 평평한 부분들을 변화시키지 않고 나머지 부분들만 소정의 곡률을 갖도록 한다. 상기에서 제1, 제2 및 제 3 렌즈들(57)(58)(59)의 평평한 부분은 입사되는 광을 반사시키지 않고 직진투광시키며, 나머지부분들은 입자광을 굴절시켜 상기 제1, 제2 및 제 3 포토다이오드들(32)(33)(34)에 집속시킨다.
상술한 바와 같이 칼라필터의 구조에 파라 광의 집속거리가 변하는데 마스크에 의해 조사시 노광량을 조절하여 렌즈패턴을 포토다이오드들과 일치하는 부분을 제외한 나머지부분을 계단형태로 형성한다. 그리고, 저온의 열처리에 의해 포토다이오드들과 일치하는 부분은 평평하고 나머지부분은 소정의 곡률 반경을 갖는 렌즈들을 형성한다. 이러한 렌즈들은 두께와 무관하게 상기 소정곡률반경을 갖는 부분의 곡률의 제어에 의해 광의 집속거리를 제어한다. 따라서 이 발명은 렌즈형성 공정시 열처리온도에 영향을 최소로하므로 수율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 렌즈들의 두께와 무관하게 광의 집속거리를 쉽게 조절할 수 있으므로 칼라필터의 감도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.
Claims (6)
- 복수의 화소들이 매트릭스형상으로 배치된 기판의 상부에 형성하는 칼라필터의 제조방법에 있어서, 상기 기판의 평탄화층을 형성하는 제 1 과정 ; 상기 제 1 평탄화층 상부에 상기 복수의 화소중 임의의 화소와 대응하도록 염색층을 형성하는 공정과, 상기 염색층의 상부에 중간층을 형성하는 공정으로 이루어지는 제 2 과정 ; 상기 제 2 과정을 적어도 2회 반복처리하는 제 3 과정 ; 상기 제 3 과정 후 최상의 중간층에 렌즈층을 형성하는 공정과, 상기 렌즈층을 노광 및 현상하여 상기 화소들과 일치하는 부분은 평평하고 그 나머지부분은 계단형상을 갖는 렌즈패턴을 형성하는 공정으로 이루어지는 제 4 과정 ; 상기 렌즈패턴을 열처리하여 렌즈를 형성하는 제 5 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 노광시 동일한 패턴에서 부분마다 서로 다른 광투과율을 갖는 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 마스크는 동일한 패턴내에서 화소들과 일치하는 부분의 광투과율이 0%이고, 이 부분에서 멀어질수륵 광투과율이 커지는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 저온에서 하는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈를 화소들과 일치하는 부분은 평평하고, 그 나머지부분은 소정의 곡률반경을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 소정의 곡률반경에 의해 집광거리를 조절할 수 있도록 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터의 제조방법.
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