KR20020072659A - Method of fabricating a microlens - Google Patents
Method of fabricating a microlens Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020072659A KR20020072659A KR1020010012605A KR20010012605A KR20020072659A KR 20020072659 A KR20020072659 A KR 20020072659A KR 1020010012605 A KR1020010012605 A KR 1020010012605A KR 20010012605 A KR20010012605 A KR 20010012605A KR 20020072659 A KR20020072659 A KR 20020072659A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sacrificial layer
- microlens
- material layer
- manufacturing
- pattern
- Prior art date
Links
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
- G02B3/0018—Reflow, i.e. characterized by the step of melting microstructures to form curved surfaces, e.g. manufacturing of moulds and surfaces for transfer etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C43/34—Feeding the material to the mould or the compression means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 미소 렌즈 제조방법에 관한 것으로, 특히 물질층 패턴의 리플로우(reflow)를 이용하여 구(hyperhemisphere) 모양의 미소 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a microlens, and more particularly, to a method for manufacturing a hyperhemisphere microlens using reflow of a material layer pattern.
소형 광학 시스템을 구현하는데 있어서 렌즈는 가장 기본적인 구성 요소이다. 그래서 현재까지 미소 렌즈를 만들기 위한 다양한 방법이 시도되어 왔다. 일반적으로, 미소 렌즈는 사용 가능한 파장에 따라 가시광선 영역과 적외선 영역에서 사용 가능한 렌즈로 나눌 수가 있고 또한 이용 방법에 따라 회절을 이용하는 렌즈와 굴절을 이용하는 렌즈로 구분할 수 있다. 가시광선 영역에서 사용 가능하며 굴절을 이용한 미소 렌즈는 표면 장력을 이용하는 방법(thermal reflow using surface tension), 실리콘의 등방성 식각과 플라스틱 몰딩을 이용하는방법(plastic molding with isotropic etching of silicon), 유리기판에서의 이온 교환법(selective ion exchange in a glass substrate) 등의 방법에 의해 제조될 수 있다. 이러한 굴절 렌즈 가운데에서도 리플로우(reflow)를 이용하는 방식이 가장 간단하고 널리 사용된다. 그렇지만 리플로우를 이용한 기존의 렌즈는 모두 반구 (hemisphere) 모양이다. 반구 모양의 렌즈에 비해 구(hyperhemisphere) 모양의 렌즈는 광학계의 응용에 있어서 더욱 큰 성능 향상을 가져온다. 예를 들어, CCD 카메라의 광자 흡수 영역에 구(hyperhemisphere) 모양의 렌즈를 두면 반구형 렌즈의 경우를 둘 때보다 감지도가 더욱 좋아진다. 또한, 광섬유(optical fiber) 등의 광 선로와 광 소자의 연결에 사용하는 연결 효율(coupling efficiency)도 반구 모양 렌즈를 사용할 때보다 더욱 증가시키게 된다. 이러한 미소 구(hyperhemisphere) 모양의 렌즈의 우수성은 널리 알려져 있지만, 현재까지 제조 기술의 부재로 널리 이용되지 못하였다.The lens is the most basic component in implementing a compact optical system. Thus, various methods for making microlenses have been tried to date. In general, the microlenses may be divided into lenses that can be used in the visible and infrared regions according to the available wavelengths, and may be divided into lenses using diffraction and lenses using refraction according to the method of use. Refractive micro lenses can be used in the visible region, including thermal reflow using surface tension, isotropic etching of silicon and plastic molding with isotropic etching of silicon, and glass substrates. It may be prepared by a method such as selective ion exchange in a glass substrate. Among these refractive lenses, the method using reflow is the simplest and most widely used. However, all conventional lenses using reflow are hemispheres. Compared to the hemispherical lens, the hyperhemisphere lens has a larger performance improvement in the application of the optical system. For example, placing a hyperhemisphere lens in the photon absorption region of a CCD camera provides better sensitivity than a hemispherical lens. In addition, the coupling efficiency (coupling efficiency) used to connect the optical line, such as optical fiber and the optical device is further increased than when using a hemispherical lens. Although the superiority of such a hyperhemisphere lens is widely known, it has not been widely used in the absence of manufacturing technology to date.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 우수성이 알려졌지만 제조 기술의 부재로 이용되지 못한 구(hyperhemisphere) 모양의 단면을 가지는 미소 렌즈를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a microlens having a hyperhemisphere cross section which is known for excellence but has not been used as a member of manufacturing technology.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미소 렌즈의 제조방법을 나타낸 단면도들;1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a microlens according to an embodiment of the present invention;
도 2a 및 도 2b는 희생층의 언더 컷 정도에 따른 렌즈 모양의 변화를 설명하기 위한 단면도들;2A and 2B are cross-sectional views illustrating a change in lens shape according to the degree of undercut of a sacrificial layer;
도 3은 구 모양의 렌즈 배열(array) 제작과 선(line) 모양의 렌즈 제작을 위한 마스크의 레이아웃; 및3 is a layout of a mask for fabricating a spherical lens array and a line-shaped lens; And
도 4는 도 3의 선형 개구부를 가진 마스크를 사용하여 제작한 원통형 렌즈의 단면을 나타낸 도면이다.4 is a cross-sectional view of a cylindrical lens manufactured using a mask having a linear opening of FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 기판10: substrate
20 : 희생층20: sacrificial layer
20a : 희생층 패턴20a: sacrificial layer pattern
30 : 감광막30: photosensitive film
30a : 노광영역의 감광막30a: photosensitive film in exposure area
30b : 노광되지 않은 영역의 감광막 또는 감광막 패턴30b: Photosensitive film or photoresist pattern of unexposed areas
30c : 리플로우에 의해 형성된 미소 렌즈30c: microlens formed by reflow
40 : 감광막 패턴 형성용 마스크40: mask for photosensitive film pattern formation
50 : 노광용 자외선50 ultraviolet light for exposure
60a : 마스크의 원형 개구부60a: circular opening of the mask
60b : 마스크의 선형 개구부60b: linear opening of mask
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명은:The present invention for achieving the above technical problem is:
기판 상에 희생층을 형성하는 단계와;Forming a sacrificial layer on the substrate;
가열에 따른 표면장력에 의해 그 단면이 구형으로 변형되는 물질층 패턴을 상기 희생층 상에 형성하는 단계와;Forming a material layer pattern on the sacrificial layer whose cross section is deformed into a spherical shape by surface tension caused by heating;
상기 물질층 패턴을 이용하여 상기 희생층을 측면 식각(lateral etching)하는 단계와;Lateral etching the sacrificial layer using the material layer pattern;
상기 물질층 패턴을 가열하여 리플로우시키는 단계;Heating and reflowing the material layer pattern;
를 구비하여 단면의 적어도 일부가 구형을 갖는 미소 렌즈의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that to provide a method for producing a micro lens having at least a portion of the cross section having a spherical shape.
이하에서, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른 미소 렌즈의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a microlens according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선, 도 1a에 도시한 바와 같이, 실리콘 또는 유리 기판(10) 상에 얇은 희생층(20)을 형성한다. 이 때, 희생층(20)으로는 리플로우 온도에서 충분히 견딜수 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막이 사용될 수 있다.First, as shown in FIG. 1A, a thin sacrificial layer 20 is formed on a silicon or glass substrate 10. At this time, the sacrificial layer 20 may be a silicon nitride film or a silicon oxide film that can sufficiently withstand the reflow temperature.
이어서, 도 1b와 같이, 가열을 할 경우 표면장력에 의해 그 단면이 구형으로 변형되는 물질막, 예컨대 감광막(30)을 희생층(20) 상에 형성한다. 이러한 감광막(30)은 자외선 등의 선택적인 노광에 따른 현상에 의해 선택적으로 제거될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a material film, for example, a photosensitive film 30, whose surface is deformed into a spherical shape by surface tension when heated, is formed on the sacrificial layer 20. The photosensitive film 30 may be selectively removed by a phenomenon caused by selective exposure such as ultraviolet rays.
그 다음, 도 1c와 같이, 원하는 모양을 가지는 마스크(40)를 이용하여 감광막에 선택적으로 자외선(50)을 조사함으로써, 감광막에 노광된 영역(30a)과 노광되지 않은 영역(30b)을 만든다.Next, as illustrated in FIG. 1C, by irradiating the photosensitive film with ultraviolet light 50 selectively using the mask 40 having a desired shape, the exposed area 30a and the unexposed area 30b are formed.
사용된 감광막이 양성(positive type)인 경우, 현상(developing)을 거치면 노광된 영역의 감광막이 제거되고, 도 1d에 도시된 바와 같이, 노광되지 않는 감광막 영역에 감광막 패턴(30b)이 형성된다.In the case where the used photoresist film is a positive type, the development of the photoresist film in the exposed region is removed, and as shown in FIG. 1D, the photoresist pattern 30b is formed in the unexposed photoresist region.
이어서, 습식 식각액(wet etchant)을 사용하여 희생층에 대해 등방성 식각(isotropic etching)공정을 적용하되, 식각 시간을 조절하여 감광막 패턴(30b) 하부의 희생층에 소정의 언더 컷(undercut)이 발생하도록 한다. 따라서, 도 1e와 같이 감광막 패턴(30b)보다 작은 면적의 희생층 패턴(20a)이 형성되게 한다. 후술하겠지만, 이와 같은 언더 컷의 정도에 따라 미소 렌즈의 구 모양이 결정되게 된다.Subsequently, an isotropic etching process is applied to the sacrificial layer using a wet etchant, but a predetermined undercut is generated in the sacrificial layer under the photoresist pattern 30b by adjusting the etching time. Do it. Therefore, as shown in FIG. 1E, the sacrificial layer pattern 20a having a smaller area than the photosensitive film pattern 30b is formed. As will be described later, the spherical shape of the microlenses is determined by the degree of such undercut.
그 다음, 열처리를 하면 감광막의 표면 장력에 의해 구 모양의 미소 렌즈(30c)가 형성된다. 이 때 열처리 온도는 렌즈로 사용할려는 감광막 종류에 따라 다르며 일반적으로 180 ~ 300℃ 내에서 설정될 수 있다.Then, when the heat treatment is performed, a spherical micro lens 30c is formed by the surface tension of the photosensitive film. At this time, the heat treatment temperature depends on the type of photoresist film to be used as a lens and can be generally set within 180 ~ 300 ℃.
도 2a 및 도 2b는 희생층의 언더 컷 정도에 따른 렌즈 모양의 변화를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 2a를 참조하면, 언더 컷 정도가 심해서 희생층 패턴(20a)이 작아질수록 미소 렌즈(30c)의 모양이 구(hyperhemisphere) 형에 가까워짐을 알 수 있다. 도 2b를 참조하면, 언더 컷 정도가 미미해서 희생층 패턴(20a)이 커질수록 미소 렌즈(30c)의 모양이 반구(hemisphere) 형에 가까워짐을 알 수 있다.즉, 남은 희생층의 직경이 감광막이 구 모양이 되었을 때의 직경보다 작도록 희생층을 측면 식각하면 구(hyperhemisphere) 모양을 얻게 된다. 이와 같이, 희생층의 언더 컷 정도를 조절하면 미소 렌즈의 모양을 조절할 수 있다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a change in lens shape according to an undercut degree of a sacrificial layer. Referring to FIG. 2A, it can be seen that the degree of undercut is so severe that the smaller the sacrificial layer pattern 20a is, the closer the shape of the microlens 30c is to the spherical shape. Referring to FIG. 2B, it can be seen that the degree of undercut is insignificant, so that as the sacrificial layer pattern 20a increases, the shape of the microlens 30c becomes closer to the hemisphere shape. Lateral etching of the sacrificial layer to be smaller than the diameter of the sphere gives a hyperhemisphere. As such, by adjusting the degree of undercut of the sacrificial layer, the shape of the microlens may be adjusted.
도 3은 구 모양의 렌즈 배열(array) 제작과 원통형의 렌즈 제작을 위한 마스크의 레이아웃이다. 양성 감광막을 사용할 경우, 도 3을 참조하면, 구 모양의 렌즈 배열을 위해서는 원형의 개구부(60a)들의 배열이, 원통형 렌즈를 위해서는 선형의 개구부(60b)가 마스크에 각각 필요함을 알 수 있다. 따라서, 마스크의 모양에 따라서도 다양한 렌즈의 모양을 구현할 수 있다. 이와 같이 마스크의 개구부는 원형 뿐만 아니라 삼각형, 사각형 등의 임의의 모양을 가질 수 있다.3 is a layout of a mask for fabricating a spherical lens array and a cylindrical lens. In the case of using the positive photoresist film, referring to FIG. 3, it can be seen that the circular openings 60a are arranged for the spherical lens array, and the linear openings 60b are required for the mask for the cylindrical lens. Therefore, the shape of various lenses can be implemented according to the shape of the mask. As such, the openings of the mask may have any shape, such as triangles or squares, as well as circles.
도 4는 도 3의 선형 개구부를 가진 마스크를 사용하여 제작한 원통형 렌즈의 단면을 나타낸 도면이다. 이와 같은 원통형 렌즈를 제조하는 방법은 광 파이버(optical fiber)의 제조에도 응용될 수 있다.4 is a cross-sectional view of a cylindrical lens manufactured using a mask having a linear opening of FIG. 3. The method of manufacturing such a cylindrical lens can be applied to the production of optical fibers.
상술한 바와 같은 본 발명의 구 모양의 미소 렌즈에 의하면, 기존의 반구 모양의 미소 렌즈보다 광학계의 응용에 있어서 더욱 큰 성능 향상을 가져올 수 있다.According to the spherical microlenses of the present invention as described above, a larger performance improvement can be brought about in the application of the optical system than the conventional hemispherical microlenses.
이상에서와 같이 본 발명은 앞서 설명한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환과 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.As described above, the present invention has been described by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is not limited thereto, and various substitutions and changes may be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010012605A KR20020072659A (en) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | Method of fabricating a microlens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010012605A KR20020072659A (en) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | Method of fabricating a microlens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20020072659A true KR20020072659A (en) | 2002-09-18 |
Family
ID=27697101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020010012605A KR20020072659A (en) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | Method of fabricating a microlens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20020072659A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100828538B1 (en) * | 2005-05-10 | 2008-05-13 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | Microlens, optical plate, diffusion plate, light guiding plate, backlight, projection screen, projection system, electro-optical device and electronic apparatus, and method of manufacturing microlens |
US8143685B2 (en) | 2008-07-24 | 2012-03-27 | Samsung Electronics Cp., Ltd. | Image sensor having nanodot |
-
2001
- 2001-03-12 KR KR1020010012605A patent/KR20020072659A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100828538B1 (en) * | 2005-05-10 | 2008-05-13 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | Microlens, optical plate, diffusion plate, light guiding plate, backlight, projection screen, projection system, electro-optical device and electronic apparatus, and method of manufacturing microlens |
US8143685B2 (en) | 2008-07-24 | 2012-03-27 | Samsung Electronics Cp., Ltd. | Image sensor having nanodot |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5739548A (en) | Solid state imaging device having a flattening layer and optical lenses | |
US6524772B1 (en) | Method of manufacturing phase grating image sensor | |
JP4527967B2 (en) | Focusing plate master and manufacturing method thereof | |
US7067240B2 (en) | Gray scale fabrication method using a spin-on glass material and integrated optical designs produced therefrom | |
US20030108821A1 (en) | Microlens array fabrication | |
KR100541027B1 (en) | Image sensor, fabrication method of an image sensor and mold for fabricating a micro condenser element array used in the same | |
US7129027B2 (en) | Method of manufacturing microlens array | |
JP3117886B2 (en) | Mask for forming resist pattern, method for forming resist pattern, and method for manufacturing lens | |
JP4557242B2 (en) | Photomask for controlling exposure amount and method for manufacturing the same | |
JPH06194502A (en) | Microlens and microlens array and their production | |
JPH0922995A (en) | Solid state imaging device and manufacture thereof | |
KR100539090B1 (en) | Method for manufacturing micro-lens | |
KR20020072659A (en) | Method of fabricating a microlens | |
KR102007438B1 (en) | Manufacture method for aspherical micro lens | |
US7295374B2 (en) | Micro-lens and micro-lens fabrication method | |
JPH1148354A (en) | Method for working microlens | |
JP3726790B2 (en) | Manufacturing method of micro lens array | |
JPH0749403A (en) | Preparation of micro-optical device | |
KR20030056596A (en) | Method of manufacturing a image device | |
TWI714445B (en) | Microlens strcuture and manufacturing method therefore | |
KR100458285B1 (en) | Method for manufacturing V groove structure using photoresist | |
KR960007880B1 (en) | Making method of micro-lenses | |
KR100441881B1 (en) | Method for manufacturing mold of micro-structure array for optics | |
CN115437044A (en) | Microlens preparation method and microlens | |
JPH0474471A (en) | Manufacturing of micro lens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |