KR960007880B1

KR960007880B1 - Making method of micro-lenses

Info

Publication number: KR960007880B1
Application number: KR1019930015368A
Authority: KR
Inventors: 박병우
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 이헌조
Priority date: 1993-08-07
Filing date: 1993-08-07
Publication date: 1996-06-15
Also published as: KR950006477A

Abstract

The method includes the steps of; (a) treating the surface of substrate with hexamethyl disilane(HMDS); (b) forming polyimide film on the surface; (c) soft-baking polyimide thin film; (d) forming polyimide pattern by exposing and developing the thin film; (c) post-baking it at 120-160 deg.C. The radius of curvature of the micro-lense can be adjusted easily and the microlense can be used to linear sensor.

Description

Manufacturing method of micro lens

제1도는 종래의 기술에 의한 마이크로 렌즈의 제작 시스템 구성도.1 is a block diagram of a system for manufacturing a microlens according to the prior art.

제2도는 본 발명에 의한 마이크로 렌즈의 제조 공정을 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a process for manufacturing a microlens according to the present invention.

제3도는 본 발명의 의한 마이크로 렌즈의 시뮬레이션도.3 is a simulation diagram of a micro lens of the present invention.

제4도는 본 발명의 마이크로 렌즈를 구비한 광학 소자의 단면도.4 is a cross-sectional view of an optical element with a microlens of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 기판 21 : 마이크로 렌즈(microlens)10 substrate 21 microlens

13 : 폴리이미드(polyimide) 17 : 포트 마스크(photomask)13: polyimide 17: port mask

본 발명은 마이크로 렌즈(micro-lens)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 곡률 반경 조절이 용이하고 선형센서(sensor)등에 적용하기 쉬운 형태로 렌즈를 형성시키기 위한 마이크로 렌즈의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a micro-lens, and more particularly, to a method of manufacturing a microlens for forming a lens in a form in which a radius of curvature is easily adjusted and easy to be applied to a linear sensor.

제1도는 종래의 화학 공정을 이용하는 마이크로 렌즈의 시스템을 도시한 것으로 참조부호 1은 광원, 2는 분산기(diffuser), 3은 침공(aperture), 4는 집광렌즈(condenser lens)이다.1 shows a system of microlenses using a conventional chemical process, where reference numeral 1 denotes a light source, 2 a diffuser, 3 an aperture, and 4 a condenser lens.

상기와 같은 시스템에서 마이크로 렌즈는 일반적으로 연마된 유리기판 상에 티타늄(Ti) 박막을 형성한후 그위에 사진식각 기술을 사용하여 화소에 대응하는 패턴(pattern)을 형성한후, 상기 유리기판을 용융염에 침전시켜 용융염의 알카리 이온과 유리의 이온을 교환하여 유리기판의 표면에 굴절률 분포를 형성한다.In such a system, the microlens generally forms a thin film of titanium on a polished glass substrate, and then forms a pattern corresponding to the pixel using photolithography. Precipitates in the molten salt to exchange the alkali ions of the molten salt with the ions of the glass to form a refractive index distribution on the surface of the glass substrate.

상기 유리기판은 플로트(float)법에 의해 두께가 2mm로 제조된 소다리임 유리로서, 약 43μm의 확산길이가 얻어질때가지 유리전이점 부근의 용융염에서 침전시킨다. 그리하여 이온교환이 충분히 이루어져 중지되면 유리기판상의 잔류 Ti 막을 제거한후 수광형 렌즈로 사용하기 위해 상기 기판을 수광부에 적합한 형상을 자른다.The glass substrate is a soda-lime glass manufactured by a float method having a thickness of 2 mm, and is precipitated in the molten salt near the glass transition point until a diffusion length of about 43 μm is obtained. Thus, when ion exchange is sufficiently made and stopped, the remaining Ti film on the glass substrate is removed and the substrate is cut into a shape suitable for the light receiving portion for use as a light receiving lens.

상기와 같은 방법을 이용하여 마이크로 렌즈를 제조하는 것을 상기 유리기판위에 Ti를 형성하기 위해 반드시 진공상태의 공정을 거쳐야 하며, 용융염에 기판을 침전시키는 것과 같은 화학공정을 거치므로 반응시간, 반응온도 및 용융염의 조성비를 적절하게 유지해야 하는 등 공정조건이 까다로우며, 굴절률 및 집광거리의 제어가 어려운 단점이 있다.Manufacturing the microlens using the same method as described above requires a vacuum process in order to form Ti on the glass substrate, and undergoes a chemical process such as depositing the substrate in molten salt so that the reaction time and reaction temperature And the process conditions are difficult, such as maintaining the composition ratio of the molten salt properly, there is a disadvantage that the control of the refractive index and the light collecting distance is difficult.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하여 굴절률 및 촛점거리의 제어가 용이한 집광렌즈의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a condenser lens that can easily control the refractive index and focal length by solving the above problems.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판의 표면을 고분자 화합물로 처리하는 단계와, 상기 기판위에 소정의 두께로 폴리이미드 박막을 형성하는 단계와, 상기 폴리이미드 박막을 소프트 베이킹(soft baking)한 후 선택적으로 식각하여 요철(凹凸)형 패턴(pattern)을 형성하는 단계 및 상기 폴리이미드로 이루어진 요철형 패턴을 포스트(post) 베이킹하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of treating the surface of the substrate with a polymer compound, forming a polyimide thin film with a predetermined thickness on the substrate, and after soft baking the polyimide thin film Selectively etching to form a concave-convex pattern, and post-baking the concave-convex pattern made of the polyimide.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명은 좀더 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명에 의한 마이크로 렌즈의 제조공정을 도시한 단면도로서, (a)에서 먼저 유리기판(10)의 표면을 고분자 화합물(HMDS : Hexa Methyl DiSilane)(11)로 코팅(coating)한후 (b)와 같이 승화시켜 제거한다.2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the microlens according to the present invention. In (a), the surface of the glass substrate 10 is first coated with a polymer compound (HMDS: Hexa Methyl DiSilane) 11 and then coated with ( Sublimation is removed as in b).

상기와 같이 유리기판(10)깊을 HMDS로 처리하게 되면 상기 기판(10)과 기판상부에 형성될 감광물질간의 밀착성을 형성시켜 상기 감광물질이 현상공정 이후의 과정에서 기판표면으로부터 떨어짐으로써 패턴가공이 불가능하게 되는 것을 방지할 수 있다. (c)는 상기 HMDS 처리된 기판(10)위에 폴리이미드 계열 중 포지티브형(positive type)으로 감광특성이 우수하고, 점도가 50cp인 폴리이미드를 정규 스틴 코팅(normal spin coating)법을 이용하여 회전수를 800rpm∼1500rpm 정도로 변환시켜가면서 1.8μm∼3.0μm 정도의 두께가 되도록 도포하여 폴리이미드 박막(13)을 형성한다. 이어서 상기 폴리이미드 박막(13)의 두께를 1.5μm당 90℃에서 25분간 소프트 베이트(soft bake)공정을 실시한다.When the depth of the glass substrate 10 is treated with HMDS as described above, the adhesion between the substrate 10 and the photosensitive material to be formed on the substrate is formed, so that the photosensitive material is separated from the substrate surface in the post-development process. It can prevent it from becoming impossible. (c) is a positive type of the polyimide series on the HMDS treated substrate 10, and has excellent photosensitivity, and rotates a polyimide having a viscosity of 50 cps using a normal spin coating method. The polyimide thin film 13 is formed by coating the water so as to have a thickness of about 1.8 μm to 3.0 μm while converting the water into about 800 rpm to 1500 rpm. Subsequently, the thickness of the polyimide thin film 13 is subjected to a soft bake process for 25 minutes at 90 ° C. per 1.5 μm.

(c)와 (e)에서는 수은 램프(19)를 광원으로 하는 마이크로 얼라이너(mask aligner)(17)를 사용하여 상기 폴리이미드 박막(13)을 선택적으로 노광 및 현상한다.In (c) and (e), the polyimide thin film 13 is selectively exposed and developed using a micro aligner 17 having a mercury lamp 19 as a light source.

이때 노광조건은 상기 수은 램프의 전력을 350watt 정도로 하고, 단위 면적당 노광 에너지(energy)를 20mw/㎠ 정도로 하며 노광시간은 상기 폴리이미드 박막(13)의 두께를 1.5μm을 기준으로 하여 20초 정도로 하면 효과적으로 적절한 요철형 패턴(15)을 형성할 수 있다.In this case, the exposure conditions are about 350 watts of power of the mercury lamp, about 20mw / cm 2 of exposure energy per unit area, and the exposure time is about 20 seconds based on 1.5μm thickness of the polyimide thin film 13. An appropriate uneven pattern 15 can be formed effectively.

상기와 같이 폴리이미드 박막으로 요철형 패턴(15)이 형성되면, (f)에서는 포스크 베이크(postbake)공정을 실시하여 상기 폴리이미드 박막을 재성형(reforming)함으로써 마이크로 렌즈를 형성한다.When the concave-convex pattern 15 is formed of the polyimide thin film as described above, in (f), a microlens is formed by reforming the polyimide thin film by performing a Posk bake process.

상기 포스트 베이크 공정은 핫 플레이트(hot plate)법을 사용하여 온도조건을 최소 120℃에서 최고 160℃까지 변화시키는데, 특히 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 최적의 온도는 135℃∼140℃정도로, 이 온도 상태로 적절히 조절해주면 제3도와 같이 골률특성이 우수한 마이크로 렌즈를 구현할 수 있다.The post-baking process uses a hot plate method to change the temperature conditions from at least 120 ° C to up to 160 ° C. In particular, the optimum temperature for forming the microlenses is about 135 ° C to 140 ° C. If properly adjusted, it is possible to implement a micro lens excellent in bone mineral properties as shown in FIG.

이와같은 방법은 조기 폴리이미드 박막 두께를 조절함으로써, 형성하고자 하는 마이크로 렌즈의 곡률 및 촛점거리를 조절하고, 또한 폴리이미드 패턴, 즉 이미지(image)를 형성하기 위해 포토 마스크를 직선적으로 배치한 마스크 얼라이너를 이용하여 인접 렌즈간의 초기 거리보다 많은 양의 포스트 플로우(postflow)를 유도함으로써 로드형(rod type)의 선형 마이크로 제조를 가능하게 한다.This method adjusts the thickness of the premature polyimide thin film, thereby adjusting the curvature and focal length of the microlens to be formed, and also masking the photo array in a linear arrangement of photomasks to form a polyimide pattern, that is, an image. The use of you induces a greater amount of postflow than the initial distance between adjacent lenses allows for the manufacture of rod type linear micros.

제4도는 제3도의 로드형 마이크로 렌즈를 적용한 이미센서의 단면을 도시한 것으로, 기판(50)위에 수광소자(53)로써 예를들면 포토다이오드(photodiode)를 배열시킨후, 이포토다이오드(53)가 배열되어 있는 결과물 상부에 폴리이미드계의 물질을 소정의 두께로 도포하여 평탄층(55)을 형성하고, 이 평탄층(55) 상부에 다시 마이크로 렌즈 어레이(57)를 원하는 크기별로 형성하여 상기 수광소자(53)와 결합시킨다.4 is a cross-sectional view of the image sensor to which the rod type microlens of FIG. 3 is applied. For example, a photodiode is arranged on the substrate 50 as the light receiving element 53, and then the photodiode 53 A polyimide-based material is coated on the resultant having a predetermined thickness to form a flat layer 55, and the microlens array 57 is formed on the flat layer 55 again according to a desired size. It is coupled to the light receiving element 53.

따라서 본 발명은, 종래와 같은 진공공정이 필요없고 화학 침전법에 비해 제조공정이 매우 간단하며, 굴절률과 촛점거리의 조절이 용이하기 때문에 선형 센서 어레이(liner sensor array)나 어레이 센서(area sensor), 로드 렌즈 어레이가 없는 시스(CIS : Contact Image Sensor)형의 완전 밀착형 또는 밀착형 이미지 센서와 같은 다양한 센서에 적용 가능할 뿐만 아니라, 팩시밀리나 스캐너, 캠코더 등의 전자기기에도 적용하는 등 그 이용분야가 매우 넓다.Therefore, the present invention does not require a vacuum process as in the prior art, and the manufacturing process is very simple compared to the chemical precipitation method, and because it is easy to adjust the refractive index and the focus distance, a linear sensor array or an array sensor It is not only applicable to various sensors such as CIS (Contact Image Sensor) type fully contact type or contact type image sensor without rod lens array, but also applied to electronic devices such as facsimile, scanner and camcorder. Is very wide.

Claims

Treating the substrate surface with a polymer compound (HMDS), forming a polyimide thin film on the substrate, soft baking the polyimide thin film, and selectively exposing and developing the polyimide thin film to polyimide Forming a pattern, and post-baking the polyimide pattern.

The method of claim 1, wherein the post-baking of the polyimide pattern is performed at a reaction temperature of 120 ° C to 160 ° C.