KR100780544B1 - Method of manufacturing image sensor - Google Patents

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KR100780544B1
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Abstract

A method for manufacturing an image sensor is provided to improve resolution between micro lenses by using light transmission units having a concentric circle shape for patterning a photoresist film. First to third photo diodes(22,32,42) are formed. First to third color filters(74,76,78) corresponding to the first to third photo diodes are formed. A planarization layer covering the first to third color filters is formed. A photoresist film(80) including a photoresist material is formed on an upper surface of the planarization layer. Light transmission units(92) are formed from edge units of the first to third color filters toward the center of each of the first to third color filter. The light transmission units are formed in a concentric circle shape. The photoresist film is patterned by using the light transmission units. The exposed photoresist film is developed to form micro lenses.

Description

이미지 센서의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING IMAGE SENSOR}Manufacturing Method of Image Sensor {METHOD OF MANUFACTURING IMAGE SENSOR}

본 발명은 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 보다 우수한 집광 특성을 갖는 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing method of an image sensor, and more particularly to a manufacturing method of an image sensor including a micro lens having more excellent light condensing characteristics.

일반적으로, 이미지 센서는 광학적 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로 정의된다. 종래 이미지 센서는 전하 결합 소자(CCD), 씨모스 이미지 센서(CMOS image Sensor) 등이 대표적이다.In general, an image sensor is defined as a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Conventional image sensors are typically a charge coupled device (CCD), CMOS image sensor (CMOS image sensor) and the like.

씨모스 이미지 센서는 화소 영역에 배치되어 광량을 디텍팅 하는 복수개의 화소들 및 화소로 광을 집광하기 위해 화소와 대응하는 마이크로 렌즈를 포함한다.종래 씨모스 이미지 센서의 마이크로 렌즈는 포토레지스트 필름을 패터닝하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 리플로우 공정 의하여 유리 전이점(Tg) 이상으로 가열하여 마이크로 렌즈를 형성한다.The CMOS image sensor includes a plurality of pixels disposed in the pixel area and detecting a light amount, and a microlens corresponding to the pixel for condensing light into the pixel. Conventionally, the microlens of the CMOS image sensor includes a photoresist film. Patterning is performed to form a photoresist pattern, and the photoresist pattern is heated above the glass transition point (Tg) by a reflow process to form a microlens.

그러나, 종래 마이크로 렌즈를 형성할 때 마이크로 렌즈의 형상은 포토레지스트 패턴의 측벽의 기울기에 의하여 결정되고, 마이크로 렌즈의 불량을 방지하기 위해서 포토레지스트 패턴의 측면은 최대한 경사진 프로파일을 갖도록 형성하는 것 이 유리하다. 그러나, 경사진 프로파일을 형성할 경우, 반대로 포토레지스트 패턴의 마진을 최대화 및 갭을 최소화하기 어려운 문제점을 갖는다.However, when forming a conventional microlens, the shape of the microlens is determined by the inclination of the sidewall of the photoresist pattern, and in order to prevent defects of the microlens, the side of the photoresist pattern is formed to have an inclined profile as much as possible. It is advantageous. However, when forming the inclined profile, on the contrary, it is difficult to maximize the margin of the photoresist pattern and minimize the gap.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 포토레지스트 필름을 패터닝하여 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 패턴 마스크의 형상을 개선하여 보다 우수한 품질을 갖는 마이크로 렌즈를 갖는 이미지 센서의 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to improve the shape of a pattern mask for forming a microlens by patterning a photoresist film to manufacture an image sensor having a microlens having better quality. In providing a method.

이와 같은 본 발명의 하나의 목적을 구현하기 위하여 본 발명에 의한 이미지 센서의 제조 방법은 제1 내지 제3 포토 다이오드 및 상기 제1 내지 제3 포토 다이오드와 대응하는 제1 내지 제3 컬러필터를 형성하는 단계, 상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화막을 형성하여 포토 다이오드 구조물을 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상면에 감광물질을 포함하는 포토레지스트 필름을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 컬러필터들의 경계 및 상기 제2 및 제3 컬러필터들의 경계에 대응하여 형성된 제1 폭을 갖는 제1 광투과부가 형성된 제1 패턴 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트 필름을 제1 노광 에너지로 1차 노광하여 제1 노광부를 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 컬러필터들의 경계 및 상기 제2 및 제3 컬러필터들의 경계에 대응하여 상기 제1 폭 보다 큰 제2 폭을 갖는 제2 광투과부가 형성된 제2 패턴 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트 필름을 제1 노광 에너지 보다 작은 제2 노광 에너지로 2차 노광하여 제1 노광부와 중첩되는 제2 노광부를 형성하는 단계; 및 제1 및 제2 노광부가 형성된 상기 포토레지스트 필름을 현상하여 마이크로 렌즈를 형성하 는 단계를 포함한다.In order to achieve one object of the present invention, a method of manufacturing an image sensor according to the present invention forms first to third photodiodes and first to third color filters corresponding to the first to third photodiodes. Forming a planarization film covering the first to third color filters to form a photodiode structure; Forming a photoresist film including a photosensitive material on an upper surface of the planarization film; The photoresist film may be firstly formed using a first pattern mask having a first light transmitting part having a first width formed corresponding to a boundary between the first and second color filters and a boundary between the second and third color filters. First exposure with exposure energy to form a first exposure portion; The photo by using a second pattern mask having a second light transmitting part having a second width larger than the first width corresponding to the boundary of the first and second color filters and the boundary of the second and third color filters. Secondarily exposing the resist film to a second exposure energy that is less than the first exposure energy to form a second exposure portion overlapping the first exposure portion; And developing the photoresist films on which the first and second exposure portions are formed to form micro lenses.

보다 우수한 집광 특성을 갖는 마이크로 렌즈를 형성할 수 있는 장점을 갖는다.It has the advantage of forming a micro lens having better condensing properties.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, a method of manufacturing an image sensor according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and has ordinary skill in the art. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit of the invention.

이미지 센서의 제조 방법Manufacturing Method of Image Sensor

실시예 1Example 1

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 포토다이오드 구조물, 절연막 구조물 및 컬러필터를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a photodiode structure, an insulating film structure and a color filter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이미지 센서를 제조하기 위해서, 먼저, 반도체 기판(10)상에는 제1 내지 제3 포토 다이오드 구조물(20, 30, 40)들을 포함하는 포토 다이오드 구조물(50)을 형성한다. 본 실시예에서, 포토 다이오드 구조물(30)은 비록 3 개의 제1 내지 제3 포토 다이오드 구조물(20, 30, 40)들을 포함하지만, 반도체 기판(10) 상에는 해상도에 대응하여 다수개의 포토 다이오드 구조물(50)들이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 포토 다이오드 구조물(20, 30, 40)들은 각각 제1 내지 제3 포토 다이오드(22, 32, 42)들을 포함한다.Referring to FIG. 1, to manufacture an image sensor, first, a photodiode structure 50 including first to third photodiode structures 20, 30, and 40 is formed on a semiconductor substrate 10. In this embodiment, the photodiode structure 30 includes three first to third photodiode structures 20, 30, and 40, but on the semiconductor substrate 10 a plurality of photodiode structures ( 50 may be arranged. The first to third photodiode structures 20, 30, and 40 respectively include the first to third photodiode 22, 32, and 42.

도 2는 도 1에 도시된 포토 다이오드 구조물 중 제1 포토 다이오드 구조물을 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating a first photodiode structure among the photodiode structures shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 제1 포토 다이오드 구조물(20)은 광의 광량을 감지하는 포토 다이오드(PD) 및 트랜지스터 구조물(TS)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the first photodiode structure 20 includes a photodiode PD and a transistor structure TS that sense the amount of light.

트랜지스터 구조물(TS)는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)를 포함한다.The transistor structure TS includes a transfer transistor Tx, a reset transistor Rx, a select transistor Sx, and an access transistor Ax.

포토 다이오드(PD)에는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 리셋 트랜지스터(Rx)가 직렬로 접속된다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 소오스는 포토 다이오드(PD)와 접속되고, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 리셋 트랜지스터(Rx)의 소오스와 접속된다. 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다.The transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are connected in series to the photodiode PD. The source of the transfer transistor Tx is connected to the photodiode PD, and the drain of the transfer transistor Tx is connected to the source of the reset transistor Rx. A power supply voltage Vdd is applied to the drain of the reset transistor Rx.

트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 부유 확산층(FD, floating diffusion) 역할을 한다. 부유 확산층(FD)은 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에 접속된다. 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)는 직렬로 접속된다. 즉, 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 소오스와 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인이 서로 접속된다. 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인 및 리셋 트랜지스터(Rx)의 소오스에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다. 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 드레인은 출력단(Out)에 해당하고, 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에는 선택 신호(Row)가 인가된다.The drain of the transfer transistor Tx serves as a floating diffusion (FD). The floating diffusion layer FD is connected to the gate of the select transistor Sx. The select transistor Sx and the access transistor Ax are connected in series. That is, the source of the select transistor Sx and the drain of the access transistor Ax are connected to each other. A power supply voltage Vdd is applied to the drain of the access transistor Ax and the source of the reset transistor Rx. The drain of the select transistor Sx corresponds to the output terminal Out, and the select signal Row is applied to the gate of the select transistor Sx.

상술한 구조의 제1 포토 다이오드 구조물(20)의 동작을 간략히 설명한다. 먼저, 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴 온(turn on)시켜 부유 확산층(FD)의 전위를 상기 전 원 전압(Vdd)과 동일하게 한 후에, 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴 오프(turn off)시킨다. 이러한 동작을 리셋 동작이라 정의한다.An operation of the first photodiode structure 20 having the above-described structure will be briefly described. First, the reset transistor Rx is turned on to make the potential of the floating diffusion layer FD equal to the power voltage Vdd, and then the reset transistor Rx is turned off. This operation is defined as a reset operation.

외부의 광이 포토 다이오드(PD)에 입사되면, 포토 다이오드(PD)내에 전자-홀 쌍(EHP; electron-hole pair)들이 생성되어 신호 전하들이 포토 다이오드(PD)내에 축적된다. 이어서, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 턴 온됨에 따라 포토 다이오드(PD)내 축적된 신호 전하들은 부유 확산층(FD)으로 출력되어 부유 확산층(FD)에 저장된다.When external light is incident on the photodiode PD, electron-hole pairs (EHP) are generated in the photodiode PD and signal charges are accumulated in the photodiode PD. Subsequently, as the transfer transistor Tx is turned on, the signal charges accumulated in the photodiode PD are output to the floating diffusion layer FD and stored in the floating diffusion layer FD.

이에 따라, 부유 확산층(FD)의 전위는 포토 다이오드(PD)에서 출력된 전하의 전하량에 비례하여 변화되고, 이로 인해 억세스 트랜지스터(Ax)의 게이트의 전위가 변한다. 이때, 선택 신호(Row)에 의해 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 턴 온되면, 데이타가 출력단(Out)으로 출력된다.Accordingly, the potential of the floating diffusion layer FD is changed in proportion to the amount of charges output from the photodiode PD, thereby changing the potential of the gate of the access transistor Ax. At this time, when the select transistor Sx is turned on by the selection signal Row, data is output to the output terminal Out.

데이타가 출력된 후에, 제1 포토 다이오드 구조물(20)은 다시 리셋 동작을 수행한다. 제1 포도 다이오드 구조물(20)을 포함하는 각 포토 다이오드 구조물(50)는 이러한 과정들을 반복하여 광을 전기적 신호로 변환시켜 출력한다.After the data is output, the first photodiode structure 20 performs a reset operation again. Each photodiode structure 50 including the first grape diode structure 20 repeats these processes to convert light into an electrical signal and output the same.

반도체 기판(10) 상에 포토 다이오드 구조물(50)이 형성된 후, 반도체 기판(10) 상에는 절연막 구조물(60)이 형성된다. 절연막 구조물(60)은 배선 구조물(미도시)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 절연막 구조물(60)은 포토 다이오드 구조물(50)에 포함된다.After the photodiode structure 50 is formed on the semiconductor substrate 10, the insulating layer structure 60 is formed on the semiconductor substrate 10. The insulating layer structure 60 may include a wiring structure (not shown). In this embodiment, the insulating film structure 60 is included in the photodiode structure 50.

절연막 구조물(60) 상에는 컬러필터(72, 74, 76;70)가 형성된다. 본 실시예에서, 컬러필터(70)는 레드 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 레드 컬러필 터(72), 그린 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 그린 컬러필터(74) 및 블루 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 블루 컬러필터(76)를 포함한다. 본 실시예에서, 레드, 그린 및 블루 컬러필터(72, 74, 76)는 동일한 두께를 갖거나 서로 다른 두께를 가질 수 있다.Color filters 72, 74, 76; 70 are formed on the insulating film structure 60. In this embodiment, the color filter 70 selectively selects the red color filter 72 which selectively passes the light of the red wavelength, the green color filter 74 which selectively passes the light of the green wavelength, and the light of the blue wavelength. Blue color filter 76 to pass through. In the present embodiment, the red, green, and blue color filters 72, 74, and 76 may have the same thickness or different thicknesses.

도 3은 도 1에 도시된 컬러필터 상에 포토레지스트 필름을 형성한 것을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a photoresist film formed on the color filter illustrated in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 절연막 구조물(60) 상에 컬러필터(70)를 형성한 후, 컬러필터(70) 상에는 감광물질을 포함하는 포토레지스트 필름(80)이 형성된다.Referring to FIG. 3, after the color filter 70 is formed on the insulating layer structure 60, a photoresist film 80 including a photosensitive material is formed on the color filter 70.

본 실시예에서, 감광물질은 광에 의하여 크로스 링크(cross link)가 감소되는 포지티브 타입 감광물질일 수 있다. 이와 다르게, 감광물질은 광에 의하여 크로스 링크가 형성되는 네거티브 타입 감광물질일 수 있다.In this embodiment, the photosensitive material may be a positive type photosensitive material whose cross link is reduced by light. Alternatively, the photosensitive material may be a negative type photosensitive material in which a cross link is formed by light.

도 4는 도 3에 도시된 포토레지스트 필름을 1차 노광하는 것을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating the primary exposure of the photoresist film shown in FIG. 3.

도 4를 참조하면, 포토레지스트 필름(80)을 형성한 후, 포토레지스트 필름(80) 상에는 제1 패턴 마스크(90)가 정렬된다. 제1 패턴 마스크(90)는 제1 광투과부(92)를 갖는다. 본 실시예에서, 제1 광 투과부(92)는 제1 폭 W1을 갖는다. 제1 광투과부(92)는 제1 컬러필터(74)와 제2 컬러필터(76)의 경계 및 제2 컬러필터(76) 와 제3 컬러필터(78)의 경계에 각각 형성된다.Referring to FIG. 4, after the photoresist film 80 is formed, the first pattern mask 90 is aligned on the photoresist film 80. The first pattern mask 90 has a first light transmitting part 92. In this embodiment, the first light transmitting portion 92 has a first width W1. The first light transmitting unit 92 is formed at the boundary between the first color filter 74 and the second color filter 76 and at the boundary between the second color filter 76 and the third color filter 78, respectively.

상술한 제1 패턴 마스크(90)가 포토레지스트 필름(80)에 정렬된 후, 제1 패턴 마스크(90)의 제1 광투과부(92)를 통과한 광에 의하여 포토레지스트 필름(80)은 노광되고, 이 결과 포토레지스트 필름(80)에는 제1 노광부(82)가 형성된다. 본 실시에에서, 제1 광투과부(92)를 통과한 광은 제1 노광 에너지를 갖고 제1 노광 에너지에 의하여 제1 노광부(82)는 포토레지스트 필름(80)의 상면 및 상면에 대향하는 하면까지 형성된다.After the above-described first pattern mask 90 is aligned with the photoresist film 80, the photoresist film 80 is exposed by the light passing through the first light transmitting part 92 of the first pattern mask 90. As a result, the first exposure portion 82 is formed in the photoresist film 80. In the present embodiment, the light passing through the first light transmitting portion 92 has a first exposure energy and the first exposure portion 82 faces the top and top surfaces of the photoresist film 80 by the first exposure energy. It is formed to the bottom.

도 5는 도 4에 도시된 포토레지스트 필름을 2차 노광하는 것을 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating secondary exposure of the photoresist film shown in FIG. 4.

도 5를 참조하면, 포토레지스트 필름(80)에 제1 노광부(82)가 형성된 후, 포토레지스트 필름(80) 상에는 제2 패턴 마스크(100)가 정렬된다.Referring to FIG. 5, after the first exposure part 82 is formed on the photoresist film 80, the second pattern mask 100 is aligned on the photoresist film 80.

제2 패턴 마스크(100)는 제2 광투과부(102)를 갖는다. 본 실시예에서, 제2 광 투과부(102)는 제1 폭 W1 보다 큰 제2 폭 W2를 갖는다. 제2 광투과부(102)는 제1 컬러필터(74)와 제2 컬러필터(76)의 경계 및 제2 컬러필터(76) 와 제3 컬러필터(78)의 경계에 각각 형성된다.The second pattern mask 100 has a second light transmitting part 102. In the present embodiment, the second light transmitting portion 102 has a second width W2 greater than the first width W1. The second light transmitting unit 102 is formed at the boundary between the first color filter 74 and the second color filter 76 and at the boundary between the second color filter 76 and the third color filter 78, respectively.

본 실시예에서, 제2 광투과부(102)를 통과한 광은 제1 노광 에너지의 40% 내지 60%, 바람직하게는 약 50%의 제2 노광 에너지를 갖는다. 제2 노광 에너지에 의하여 제2 노광부(84)가 형성된다. 제2 노광부(84)는 제1 노광부(82)와 중첩되며, 제1 노광부(82)에 비하여 얕은 두께 및 넓은 폭을 갖는다.In the present embodiment, the light passing through the second light transmission portion 102 has a second exposure energy of 40% to 60% of the first exposure energy, preferably about 50%. The second exposure portion 84 is formed by the second exposure energy. The second exposure portion 84 overlaps the first exposure portion 82 and has a shallower thickness and a wider width than the first exposure portion 82.

도 6은 도 5에 도시된 포토레지스트 필름을 현상하여 마이크로 렌즈를 형성한 것을 도시한 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of a microlens formed by developing the photoresist film illustrated in FIG. 5.

도 6을 참조하면, 제2 노광부(84)가 형성된 후, 포토레지스트 필름은 현상액에 의하여 현상되고, 이 결과, 제1 및 제2 노광부(82,84)들은 현상액에 의하여 제 거되어 각 컬러필터(70)들 상에는 마이크로 렌즈(88)가 형성된다. 선택적으로, 마이크로 렌즈(88)가 형성된 후, 마이크로 렌즈(88)에는 리플로우 공정이 수행될 수 있다.Referring to FIG. 6, after the second exposure portion 84 is formed, the photoresist film is developed by the developer, and as a result, the first and second exposure portions 82 and 84 are removed by the developer to form a respective angle. The micro lens 88 is formed on the color filters 70. Optionally, after the microlens 88 is formed, a reflow process may be performed on the microlens 88.

실시예 2Example 2

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의하여 포토레지스트 필름상에 패턴 마스크를 정렬한 것을 도시한 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법에서 포토레지스트 구조물(50), 절연막 구조물(60), 컬러필터(70) 및 포토레지스트 필름(80)을 형성하는 단계는 앞서 설명한 실시예 1과 실질적으로 동일함으로 중복된 설명은 생략하기로 한다. 또한, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 부여하기로 한다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating aligning a pattern mask on a photoresist film according to a second embodiment of the present invention. FIG. In the method of manufacturing the image sensor according to the second embodiment of the present invention, the steps of forming the photoresist structure 50, the insulating layer structure 60, the color filter 70, and the photoresist film 80 are described in Embodiment 1 described above. Duplicate description as it is substantially the same as will be omitted. In addition, the same reference numerals and names will be given to the same components.

도 7을 참조하면, 네거티브 타입 감광물질을 포함하는 포토레지스트 필름(80) 상에는 패턴 마스크(110)가 정렬된다. 패턴 마스크(110)는 광투과부(112)를 갖는다. 본 실시예에서, 광투과부(112)는 제1 컬러필터(74)와 제2 컬러필터(76)의 경계 및 제2 컬러필터(76) 와 제3 컬러필터(78)의 경계에 각각 형성된다.Referring to FIG. 7, the pattern mask 110 is aligned on the photoresist film 80 including the negative photosensitive material. The pattern mask 110 has a light transmitting part 112. In the present embodiment, the light transmitting unit 112 is formed at the boundary between the first color filter 74 and the second color filter 76 and at the boundary between the second color filter 76 and the third color filter 78, respectively. .

도 8은 도 7에 도시된 패턴 마스크를 통해 상기 포토레지스트 필름을 포커스노광 했을 때 포토레지스트 필름의 노광 프로파일을 도시한 단면도이고, 도 9는 도 7에 도시된 패턴 마스크를 통해 상기 포토레지스트 필름을 디포커스(deforcused) 노광 했을 때 포토레지스트 필름의 노광 프로파일을 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating an exposure profile of a photoresist film when the photoresist film is focused and exposed through the pattern mask shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the photoresist film through the pattern mask shown in FIG. 7. It is sectional drawing which shows the exposure profile of a photoresist film at the time of deforcused exposure.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 패턴 마스크(110)가 포토레지스트 필름(80) 상에 정렬된 후, 1차적으로 포토레지스트 필름(80)은 제1 노광 에너지로 포커스 노광 된다. 포토레지스트 필름(80)이 포커스 노광됨에 따라 포토레지스트 필름(80)에는 깊은 깊이를 갖고 좁은 폭을 갖도록 1차 노광된다.7 to 9, after the pattern mask 110 is aligned on the photoresist film 80, the photoresist film 80 is primarily subjected to focus exposure at a first exposure energy. As the photoresist film 80 is subjected to focus exposure, the photoresist film 80 is first exposed to have a deep depth and a narrow width.

이후, 포토레지스트 필름(80)이 패턴 마스크(110)를 이용하여 1차적으로 포커스 노광된 후, 동일 패턴 마스크(110)를 이용하여 포토레지스트 필름(80)은 2차적으로 제2 노광 에너지로 디포커스 노광된다. 포커스 노광된 포토레지스트 필름(80)을 다시 디포커스 노광함에 따라 포토레지스트 필름(80)은 포커스 노광할 때에 비하여 상대적으로 넓은 폭으로 광에 의해 다시 노광된다.Thereafter, the photoresist film 80 is primarily subjected to focus exposure using the pattern mask 110, and then the photoresist film 80 is secondly decomposed at a second exposure energy using the same pattern mask 110. The focus is exposed. As the focus-exposed photoresist film 80 is defocused again, the photoresist film 80 is again exposed by light with a relatively wider width than the focus exposure.

본 실시예에서, 포커스 노광을 수행할 때 필요한 제1 노광 에너지 및 상기 디포커스 노광을 수행할 때 필요한 제2 노광 에너지는 포토레지스트 필름(80)을 풀-노광하는 노광 에너지의 절반 정도인 것이 바람직하다.In the present embodiment, it is preferable that the first exposure energy required when performing the focus exposure and the second exposure energy required when performing the defocus exposure are about half of the exposure energy for fully exposing the photoresist film 80. Do.

이와 같이 포토레지스트 필름(80)을 포커스 노광 후 디포커스 노광한 후 포토레지스트 필름(80)을 현상액에 의하여 형성함으로써 마이크로 렌즈가 형성되는데 이와 같은 방법으로 형성된 마이크로 렌즈는 마이크로 렌즈들 사이의 해상도를 크게 향상시킬 수 있다.As described above, after the photoresist film 80 is defocused after the focus exposure, the microresist is formed by forming the photoresist film 80 by the developer. The microlenses formed in this way increase the resolution between the microlenses. Can be improved.

실시예 3Example 3

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 의하여 포토레지스트 필름상에 패턴 마스크를 정렬한 것을 도시한 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법에서 포토레지스트 구조물(50), 절연막 구조물(60), 컬러필터(70) 및 포토레지스트 필름(80)을 형성하는 단계는 앞서 설명한 실시예 1과 실질적으로 동일 함으로 중복된 설명은 생략하기로 한다. 또한, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 부여하기로 한다.FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating aligning a pattern mask on a photoresist film according to a third embodiment of the present invention. In the method of manufacturing the image sensor according to the third embodiment of the present invention, the steps of forming the photoresist structure 50, the insulating film structure 60, the color filter 70, and the photoresist film 80 are described in Embodiment 1 described above. Duplicated descriptions will be omitted since they are substantially the same as. In addition, the same reference numerals and names will be given to the same components.

도 10을 참조하면, 포토레지스트 필름(80)의 상면에는 패턴 마스크(120)가 정렬된다. 본 실시예에서 패턴 마스크(120)는 복수개의 광투과부(122)를 갖는다. 본 실시예에서, 복수개의 광투과부(122)들은 각 제1 내지 제3 컬러필터(74,76,78)들의 에지부로부터 각 제1 내지 제3 컬러필터(74,76,78)들의 중심부를 향해 복수개가 연속적으로 형성된다. 본 실시예에서, 하나의 컬러필터에는 약 3 개 내지 약 5개의 광 투과부(122)들이 형성되고, 광투과부(122)들 사이의 간격은 약 150nm 내지 약 200nm인 것이 바람직하다. 한편, 각 광투과부(122)의 폭은 컬러필터의 에지부로부터 컬러필터의 중심부를 향할수록 연속적으로 또는 단속적으로 넓어진다.Referring to FIG. 10, the pattern mask 120 is aligned on the top surface of the photoresist film 80. In the present embodiment, the pattern mask 120 has a plurality of light transmitting parts 122. In the present exemplary embodiment, the plurality of light transmitting parts 122 may move the central portion of each of the first to third color filters 74, 76, and 78 from the edge of the first to third color filters 74, 76, and 78. A plurality is formed continuously in the direction. In the present embodiment, about 3 to about 5 light transmitting parts 122 are formed in one color filter, and the interval between the light transmitting parts 122 is preferably about 150 nm to about 200 nm. On the other hand, the width of each light transmitting portion 122 is continuously or intermittently widened from the edge portion of the color filter toward the center of the color filter.

도 11은 도 10에 도시된 패턴 마스크의 광투과부를 통과한 광에 의하여 포토레지스트의 노광 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating an exposure profile of a photoresist by light passing through the light transmitting portion of the pattern mask shown in FIG. 10.

도 11을 참조하면, 패턴 마스크(120) 중 하나의 컬러필터에 대응하는 영역에 복수개의 광 투과부(122)들을 형성하고, 광 투과부(122)의 폭을 컬러필터의 에지부로부터 중앙부로 갈수록 증가시킨 후 광투과부(122)를 이용하여 포토레지스트 패턴을 노광 및 현상함으로써 우수한 마이크로 렌즈를 컬러필터 상에 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11, a plurality of light transmitting parts 122 are formed in an area corresponding to one color filter of the pattern mask 120, and the width of the light transmitting part 122 increases from the edge part of the color filter toward the center part. After the exposure, the photoresist pattern is exposed and developed using the light transmitting unit 122, thereby forming an excellent micro lens on the color filter.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이 해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will have the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 포토다이오드 구조물, 절연막 구조물 및 컬러필터를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a photodiode structure, an insulating film structure and a color filter according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 포토 다이오드 구조물 중 제1 포토 다이오드 구조물을 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating a first photodiode structure among the photodiode structures shown in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 포토레지스트 필름을 1차 노광하는 것을 도시한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating primary exposure of the photoresist film shown in FIG. 2.

도 4는 도 3에 도시된 포토레지스트 필름을 2차 노광하는 것을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating secondary exposure of the photoresist film shown in FIG. 3.

도 5는 도 4에 도시된 포토레지스트 필름을 현상하여 마이크로 렌즈를 형성한 것을 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a microlens formed by developing the photoresist film shown in FIG. 4.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의하여 포토레지스트 필름상에 패턴 마스크를 정렬한 것을 도시한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating the alignment of the pattern mask on the photoresist film according to the second embodiment of the present invention.

도 7은 도 6에 도시된 패턴 마스크를 통해 상기 포토레지스트 필름을 포커스 노광 했을 때 포토레지스트 필름의 노광 프로파일을 도시한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an exposure profile of a photoresist film when the photoresist film is subjected to focus exposure through the pattern mask illustrated in FIG. 6.

도 8은 도 6에 도시된 패턴 마스크를 통해 상기 포토레지스트 필름을 디포커스(deforcused) 노광 했을 때 포토레지스트 필름의 노광 프로파일을 도시한 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an exposure profile of a photoresist film when the photoresist film is defocused through the pattern mask illustrated in FIG. 6.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 의하여 포토레지스트 필름상에 패턴 마스크를 정렬한 것을 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating the alignment of the pattern mask on the photoresist film according to the third embodiment of the present invention.

도 10은 도 9에 도시된 패턴 마스크의 광투과부를 통과한 광에 의하여 포토레지스트의 노광 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 10 is a graph illustrating an exposure profile of a photoresist by light passing through the light transmitting portion of the pattern mask illustrated in FIG. 9.

도 11은 도 10에 도시된 패턴 마스크의 광투과부를 통과한 광에 의하여 포토레지스트의 노광 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating an exposure profile of a photoresist by light passing through the light transmitting portion of the pattern mask shown in FIG. 10.

Claims (4)

제1 내지 제3 포토 다이오드 및 상기 제1 내지 제3 포토 다이오드와 대응하는 제1 내지 제3 컬러필터를 형성하는 단계;Forming first to third photodiodes and first to third color filters corresponding to the first to third photodiodes; 상기 제1 내지 제3 컬러필터들을 덮는 평탄화막을 형성하는 단계;Forming a planarization film covering the first to third color filters; 상기 평탄화막 상면에 감광물질을 포함하는 포토레지스트 필름을 형성하는 단계;Forming a photoresist film including a photosensitive material on an upper surface of the planarization film; 상기 각 제1 내지 제3 컬러필터들의 에지부로부터 상기 각 제1 내지 제3 컬러필터들의 중심부를 향해 복수개가 동심원 형상으로 형성된 광투과부들을 이용하여 상기 포토레지스 필름을 패터닝하는 단계; 및Patterning the photoresist film using light transmitting parts formed in a plurality of concentric circles from an edge portion of each of the first to third color filters toward a center of the first to third color filters; And 노광된 상기 포토레지스트 필름을 현상하여 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.Developing the exposed photoresist film to form a micro lens. 제1항에 있어서, 상기 광투과부들의 개수는 3 개 내지 5 개인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the number of the light transmitting parts is three to five. 제1항에 있어서, 상기 광투과부들의 간격은 150nm 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.The method of claim 1, wherein an interval between the light transmitting parts is 150 nm to 200 nm. 제1항에 있어서, 상기 각 광투과부의 폭은 상기 에지부로부터 상기 중심부를 향할수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the width of each light transmitting portion is wider from the edge portion toward the center portion.
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