JP6272175B2 - Optical element - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子の前面に配置される光学素子であって、特に、固体撮像素子を収納するパッケージの前面に取り付けられ、固体撮像素子を保護すると共に透光窓として使用されるカバーガラスや、固体撮像素子の視感度補正に用いられる近赤外線カットフィルタ等の光学素子に関する。 The present invention is an optical element disposed on the front surface of a solid-state image sensor, and in particular, is attached to the front surface of a package that houses the solid-state image sensor and protects the solid-state image sensor and is used as a transparent window The present invention also relates to an optical element such as a near-infrared cut filter used for correcting the visibility of a solid-state image sensor.
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を内蔵した撮像モジュールが携帯電話や情報携帯端末機器等に使用されている。このような撮像モジュールは、固体撮像素子を収容するセラミックや樹脂製の枡形のパッケージと、パッケージの周縁部に紫外線硬化型接着剤で固着され、固体撮像素子を封止するカバーガラスとを備えている。 In recent years, an imaging module incorporating a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS has been used for a mobile phone, an information portable terminal device or the like. Such an imaging module includes a ceramic or resin bowl-shaped package that houses a solid-state imaging device, and a cover glass that is fixed to the periphery of the package with an ultraviolet curable adhesive and seals the solid-state imaging device. Yes.
また、一般に、固体撮像素子は近紫外域から近赤外域にわたる分光感度を有しているため、入射光の近赤外線部分をカットして人間の視感度に近くなるように補正する近赤外線カットフィルタを備えた撮像モジュールも実用に供されている。そして、撮像モジュール全体のサイズを小さくするため、カバーガラスと近赤外線カットフィルタの機能を複合化したカバーガラスも提案されている（例えば、特許文献１）。 In general, since solid-state image sensors have spectral sensitivity ranging from the near ultraviolet region to the near infrared region, a near infrared cut filter that corrects the near infrared portion of incident light so that it is close to human visibility. An imaging module equipped with is also put into practical use. In order to reduce the overall size of the imaging module, a cover glass that combines the functions of a cover glass and a near-infrared cut filter has also been proposed (for example, Patent Document 1).
また、このようなカバーガラス等の光学部品を固体撮像素子の前面（つまり、固体撮像素子に向かう光の光路中）に配置すると、カバーガラスの側面等で反射した光が固体撮像素子の撮像面に入射することにより、フレアやゴースト等が発生するといった問題が生ずるため、カバーガラスと固体撮像素子との間に遮光板を設け、ゴースト等の原因となる光の光路を遮断する構成も提案されている（例えば、特許文献２）。 Further, when such an optical component such as a cover glass is disposed on the front surface of the solid-state image sensor (that is, in the optical path of light directed to the solid-state image sensor), the light reflected by the side surface of the cover glass or the like is captured on the imaging surface of the solid-state image sensor. Since a problem such as occurrence of flare and ghost occurs due to incidence on the light, a configuration is proposed in which a light shielding plate is provided between the cover glass and the solid-state image sensor to block the optical path of light causing ghost or the like. (For example, Patent Document 2).
特許文献２に記載の遮光板は、Ｃｒ（クロム）等の黒色の金属をカバーガラスに蒸着することにより、カバーガラスと一体に形成されている。Ｃｒをカバーガラスに蒸着する方法としては、いわゆるフォトリソグラフィ法を用いることができ、（１）ガラス基板上にＣｒを蒸着する工程、（２）レジストパターン形成工程、（３）Ｃｒのエッチング工程（パターンニング工程）、（４）レジスト剥離工程、を経ることで、ガラス基板上に所望の遮光板を形成することができる。 The light shielding plate described in Patent Document 2 is formed integrally with the cover glass by depositing black metal such as Cr (chromium) on the cover glass. As a method of depositing Cr on the cover glass, a so-called photolithography method can be used. (1) A process of depositing Cr on a glass substrate, (2) a resist pattern forming process, (3) a Cr etching process ( A desired light-shielding plate can be formed on the glass substrate through the (patterning step) and (4) resist stripping step.
しかしながら、このようにエッチングによって遮光板を形成する場合、ガラス基板上にエッチング残りがなく、エッジの綺麗な遮光板を形成しようとすると、上記（３）Ｃｒのエッチング工程（パターンニング工程）において、ガラス基板全体を比較的長時間に亘ってエッチング液に浸さなければならないため、エッチング液によってＣｒのみならずガラス基板の表面が削られ、粗面化してしまうといった問題がある。そして、ガラス基板の表面が粗面化すると、固体撮像素子に向かう光がガラス基板の表面で乱れてしまい、透過率の低下、フレアの発生、解像度の低下、といった問題が発生する。 However, when the light shielding plate is formed by etching in this way, there is no etching residue on the glass substrate, and when trying to form a light shielding plate with a clean edge, in the above (3) Cr etching step (patterning step), Since the entire glass substrate must be immersed in the etching solution for a relatively long time, there is a problem that the surface of the glass substrate as well as Cr is scraped and roughened by the etching solution. When the surface of the glass substrate is roughened, the light traveling toward the solid-state imaging device is disturbed on the surface of the glass substrate, causing problems such as a decrease in transmittance, generation of flare, and a decrease in resolution.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラス基板の表面を粗面化させることなく、エッジの綺麗な遮光板（遮光部）が形成された光学素子を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to form a light-shielding plate (light-shielding portion) with a clean edge without roughening the surface of the glass substrate. It is to provide an optical element.
上記目的を達成するため、本発明の光学素子は、固体撮像素子を収容するパッケージの前面に取り付けられ、カバーガラスとして機能する光学素子であって、固体撮像素子に向かう光が入射する入射面と、該入射面に入射した光が透過して固体撮像素子に向かって出射される出射面とを表裏に備える透明基板と、入射面及び出射面の少なくとも一方の面上を被覆するように形成されたエッチングストッパ層と、透明基板の中心部に形成され、光の一部を透過する透光部と、透光部の外周を枠状に取り囲むように、エッチングストッパ層上に形成され、光の一部を遮光する遮光部と、を備える。 To achieve the above object, the optical element of the present invention is attached to the front surface of the package containing the solid-state imaging device, an optical element that acts as a cover glass, the incident surface on which light is incident toward the solid-state imaging device And a transparent substrate provided on the front and back with an exit surface through which light incident on the entrance surface is transmitted and emitted toward the solid-state imaging device, and is formed so as to cover at least one of the entrance surface and the exit surface Formed on the etching stopper layer so as to surround the outer periphery of the light-transmitting part in a frame shape. A light shielding portion that shields a part of the light shielding portion.
このような構成によれば、透明基板上にエッチングストッパ層が形成されているため、フォトリソグラフィ法によって遮光部を形成した場合に、エッチングストッパ層によってエッチングがストップし、エッチング液によって透明基板の表面が削られることがない。従って、透明基板の表面が粗面化することはなく、透明基板の表面に入射する光の乱れを防止でき、固体撮像素子からは解像度の高い画像を得ることが可能となる。また、エッチングストッパ層によってエッチングを確実にストップさせることができるため、光学素子全体を比較的長時間に亘ってエッチング液に浸すことができ、エッチング残りがなく、エッジの綺麗な遮光部を形成することができる。 According to such a configuration, since the etching stopper layer is formed on the transparent substrate, when the light shielding portion is formed by photolithography, the etching is stopped by the etching stopper layer, and the surface of the transparent substrate is etched by the etching solution. Will not be cut. Therefore, the surface of the transparent substrate is not roughened, the disturbance of light incident on the surface of the transparent substrate can be prevented, and an image with high resolution can be obtained from the solid-state imaging device. In addition, since the etching can be surely stopped by the etching stopper layer, the entire optical element can be immersed in the etching solution for a relatively long time, and there is no etching residue and a light-shielding portion with a clean edge is formed. be able to.
また、光学素子は、少なくとも透光部を覆う機能膜を更に備えることができる。この場合、機能膜は、反射防止、赤外線カット、紫外線カットの少なくとも１つ以上の機能を有する光学薄膜であることが望ましい。 The optical element can further include a functional film that covers at least the light transmitting portion. In this case, the functional film is desirably an optical thin film having at least one function of antireflection, infrared cut, and ultraviolet cut.
また、機能膜は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＦ２が順に積層された反射防止膜であることが望ましい。このような構成によれば、光学素子の表面に入射する光の反射が抑えられるため、固体撮像素子において光の取り込み効率が上昇する。 The functional film is preferably an antireflection film in which Al 2 O 3 , ZrO 2 , and MgF 2 are sequentially laminated. According to such a configuration, since the reflection of light incident on the surface of the optical element is suppressed, the light capturing efficiency is increased in the solid-state imaging element.
また、エッチングストッパ層が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３又はＺｒＯ２の薄膜で形成されることが望ましい。 The etching stopper layer is preferably formed of a thin film of SiO 2 , Al 2 O 3 or ZrO 2 .
また、光の中心波長をλとしたとき、エッチングストッパ層の光学膜厚が、略λ／２であることが望ましい。このような構成によれば、エッチングストッパ層が、光学素子の光学性能に影響を与えることはなく、また光学素子の表面に機能膜を形成する場合、膜設計が容易となる。 Further, when the center wavelength of light is λ, it is desirable that the optical film thickness of the etching stopper layer is approximately λ / 2. According to such a configuration, the etching stopper layer does not affect the optical performance of the optical element, and when a functional film is formed on the surface of the optical element, the film design becomes easy.
また、エッチングストッパ層の物理膜厚が、透明基板の板厚に対して、０．３〜２００．０ｐｐｍとなるように構成することができる。このような構成によれば、エッチングストッパ層の膜応力による透明基板の反りが抑えられる。 Moreover, it can comprise so that the physical film thickness of an etching stopper layer may be 0.3-200.0 ppm with respect to the plate | board thickness of a transparent substrate. According to such a configuration, the warp of the transparent substrate due to the film stress of the etching stopper layer can be suppressed.
また、透明基板の板厚が、０．１〜１．０ｍｍであり、エッチングストッパ層の物理膜厚が、０．３〜２０．０ｎｍであることが望ましい。 The plate thickness of the transparent substrate is preferably 0.1 to 1.0 mm, and the physical film thickness of the etching stopper layer is preferably 0.3 to 20.0 nm.
また、遮光部が、少なくともＣｒを含む薄膜によって形成されていることが望ましい。 Further, it is desirable that the light shielding portion is formed of a thin film containing at least Cr.
また、遮光部が、フォトリソグラフィ法を用いたエッチングによって形成されることが望ましい。 In addition, it is desirable that the light shielding portion be formed by etching using a photolithography method.
また、透光部の面積が、固体撮像素子の受光面の面積よりも大きいことが望ましい。 Moreover, it is desirable that the area of the translucent part is larger than the area of the light receiving surface of the solid-state imaging device.
また、透明基板は、近赤外線領域の波長の光を吸収する近赤外線吸収ガラスであることが望ましい。また、この場合、近赤外線吸収ガラスは、Ｃｕ２＋を含有するフツリン酸塩系ガラス、又はＣｕ２＋を含有するリン酸塩系ガラスからなることが望ましい。このような構成によれば、固体撮像素子の分光感度が人間の視感度に近くなるように補正される。 The transparent substrate is preferably near-infrared absorbing glass that absorbs light having a wavelength in the near-infrared region. In this case, near-infrared absorbing glass is preferably made of a phosphate glass containing fluorophosphate salt glass containing Cu 2+, or Cu 2+. According to such a configuration, the spectral sensitivity of the solid-state image sensor is corrected so as to be close to human visibility.
以上のように、本発明によれば、ガラス基板の表面を粗面化させることなく、エッジの綺麗な遮光部が形成された光学素子が実現される。 As described above, according to the present invention, an optical element in which a light-shielding portion with a clean edge is formed without roughening the surface of the glass substrate is realized.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.
図１は、本発明の実施形態に係るカバーガラス１００（光学素子）の構成を説明する図であり、図１（ａ）はカバーガラス１００の平面図であり、図１（ｂ）は、縦断面図である。また、図２は、本実施形態のカバーガラス１００によって、固体撮像素子２００のパッケージ３００の開口部が封止された固体撮像デバイス１の構成を説明する縦断面図である。本実施形態のカバーガラス１００は、固体撮像素子２００を収納するパッケージ３００の前面（つまり、開口部）に取り付けられ（図２）、固体撮像素子２００を保護すると共に透光窓として使用される光学素子である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a cover glass 100 (optical element) according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view of the cover glass 100, and FIG. 1 (b) is a longitudinal section. FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view for explaining the configuration of the solid-state imaging device 1 in which the opening of the package 300 of the solid-state imaging element 200 is sealed by the cover glass 100 of the present embodiment. The cover glass 100 of the present embodiment is attached to the front surface (that is, the opening) of the package 300 that houses the solid-state image sensor 200 (FIG. 2), and protects the solid-state image sensor 200 and is used as a light-transmitting window. It is an element.
図１に示すように、本実施形態のカバーガラス１００は、矩形板状の外観を呈しており、ガラス基材１０１（透明基板）と、ガラス基材１０１上に形成されたエッチングストッパ層１０３と、エッチングストッパ層１０３上に形成された遮光膜１０５（遮光部）とから構成されている。なお、本実施形態においては、エッチングストッパ層１０３及び遮光膜１０５が形成されたガラス基材１０１の一方面（図１（ｂ）において上側の面）側が、カバーガラス１００がパッケージ３００に取り付けられたときに、固体撮像素子２００に向かう光が入射する入射面１０１ａとなっており、ガラス基材１０１の他方面（図１（ｂ）において下側の面）側が、入射面１０１ａに入射した光が出射する出射面１０１ｂとなっている。なお、カバーガラス１００のサイズは、カバーガラス１００が取り付けられるパッケージ３００のサイズに応じて適宜設定されるが、本実施形態においては、６ｍｍ（横方向）×５ｍｍ（縦方向）に設定されている。 As shown in FIG. 1, the cover glass 100 of the present embodiment has a rectangular plate-like appearance, and includes a glass substrate 101 (transparent substrate), and an etching stopper layer 103 formed on the glass substrate 101. And a light shielding film 105 (light shielding portion) formed on the etching stopper layer 103. In the present embodiment, the cover glass 100 is attached to the package 300 on the one surface (the upper surface in FIG. 1B) side of the glass substrate 101 on which the etching stopper layer 103 and the light shielding film 105 are formed. In some cases, the light incident on the solid-state imaging device 200 is incident on the incident surface 101a, and the other surface of the glass substrate 101 (the lower surface in FIG. 1B) is incident on the incident surface 101a. The light exit surface 101b exits. The size of the cover glass 100 is appropriately set according to the size of the package 300 to which the cover glass 100 is attached. In the present embodiment, the size is set to 6 mm (horizontal direction) × 5 mm (vertical direction). .
本実施形態のガラス基材１０１は、Ｃｕ２＋を含有する赤外線吸収ガラス（Ｃｕ２＋を含有するフツリン酸塩系ガラスまたはＣｕ２＋を含有するリン酸塩系ガラス）である。一般に、フツリン酸塩系ガラスは、優れた耐候性を有しており、ガラス中にＣｕ２＋を添加することで、可視光域の高い透過率を維持したまま近赤外線を吸収することができる。このため、ガラス基材１０１が固体撮像素子２００に入射する入射光の光路中に配置されると、一種のローパスフィルタとして機能し、固体撮像素子２００の分光感度が人間の視感度に近くなるように補正される。なお、本実施形態のガラス基材１０１に用いられるフツリン酸塩系ガラスは、公知のガラス組成を用いることができるが、特に、Ｌｉ＋、アルカリ土類金属イオン（例えば、Ｃａ２＋、Ｂａ２＋など）、希土類元素イオン（Ｙ３＋やＬａ３＋など）を含有する組成であることが好ましい。また、本実施形態のガラス基材１０１の厚みは、特に限定されないが、小型軽量化を図る観点から、０．１〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。 Glass substrate 101 of the present embodiment is an infrared absorbing glass containing Cu 2+ (phosphate type glass containing fluorophosphate salt-based glass or Cu 2+ containing Cu 2+). In general, a fluorophosphate-based glass has excellent weather resistance, and by adding Cu 2+ to the glass, it can absorb near infrared rays while maintaining high transmittance in the visible light region. For this reason, when the glass substrate 101 is disposed in the optical path of incident light incident on the solid-state image sensor 200, it functions as a kind of low-pass filter so that the spectral sensitivity of the solid-state image sensor 200 is close to human visibility. It is corrected to. Incidentally, fluorophosphate salt-based glass used in the glass substrate 101 of the present embodiment, it is possible to use known glass compositions, particularly, Li +, alkaline earth metal ions (e.g., Ca 2+, Ba 2+, etc. ), A composition containing rare earth element ions (Y 3+ , La 3+ and the like). The thickness of the glass substrate 101 of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 1.0 mm from the viewpoint of reducing the size and weight.
エッチングストッパ層１０３は、後述するパターンニング工程において、Ｃｒ（クロム）薄膜をエッチングする際、エッチング液によってガラス基材１０１の入射面１０１ａが削られ、粗面化してしまうのを防止するためのエッチングストッパとして機能する薄膜である。本実施形態においては、エッチングストッパ層１０３は、透光性を有するＳｉＯ２の薄膜であり、後述するように、ガラス基材１０１の入射面１０１ａ上にスパッタリング法や真空蒸着法等によって形成される。なお、エッチングストッパ層１０３としては、少なくとも可視光の波長域において光透過率の高い（つまり、透明な）薄膜が好ましく、材料としては、例えば、ＳｉＯ２に代えて、Ａｌ２Ｏ３又はＺｒＯ２を用いることができる。また、エッチングストッパ層１０３の膜厚は、エッチングストッパとして機能する範囲内で自由に設定することができるが、カバーガラス１００の光学性能に影響を与えず、またカバーガラス１００上に機能膜を形成する場合の設計のし易さを考慮し、本実施形態においては、略λ／２（λは、中心波長（設計波長））の光学膜厚に設定している。 The etching stopper layer 103 is an etching for preventing the incident surface 101a of the glass substrate 101 from being etched and roughened by an etching solution when a Cr (chrome) thin film is etched in a patterning process described later. It is a thin film that functions as a stopper. In this embodiment, the etching stopper layer 103 is a light-transmitting SiO 2 thin film and is formed on the incident surface 101a of the glass substrate 101 by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like, as will be described later. . Note that as an etching stopper layer 103, a high light transmittance in the wavelength region of at least visible light (i.e., transparent) is preferably a thin film, as the material, for example, in place of SiO 2, Al 2 O 3 or ZrO 2 Can be used. Further, the thickness of the etching stopper layer 103 can be freely set within a range that functions as an etching stopper, but does not affect the optical performance of the cover glass 100, and a functional film is formed on the cover glass 100. In this embodiment, the optical film thickness is set to approximately λ / 2 (λ is the center wavelength (design wavelength)) in consideration of the ease of design in this case.
遮光膜１０５は、エッチングストッパ層１０３上に蒸着されたＣｒ（クロム）の薄膜であり、入射面１０１ａに入射する入射光の一部を遮光し、ゴースト等の原因となる不要光を除去する機能を有している。遮光膜１０５は、カバーガラス１００を平面視したときに、ガラス基材１０１の外形に沿って枠状に形成される。つまり、本実施形態のカバーガラス１００には、中央部に矩形状に形成され、入射面１０１ａから入射する光が出射面１０１ｂに透過する透光部Ｔと、透光部Ｔを枠状に包囲するように形成され、入射面１０１ａに入射する光を遮光する遮光部Ｓとが形成されている。なお、詳細は後述するが、本実施形態の遮光膜１０５は、いわゆるフォトリソグラフィ法によって形成される。 The light shielding film 105 is a Cr (chromium) thin film deposited on the etching stopper layer 103, and shields a part of incident light incident on the incident surface 101a to remove unnecessary light that causes ghosts and the like. have. The light shielding film 105 is formed in a frame shape along the outer shape of the glass substrate 101 when the cover glass 100 is viewed in plan. That is, the cover glass 100 of the present embodiment is formed in a rectangular shape at the center, and the light transmitting portion T through which the light incident from the incident surface 101a is transmitted to the output surface 101b and the light transmitting portion T are enclosed in a frame shape. And a light shielding portion S that shields light incident on the incident surface 101a. Although details will be described later, the light shielding film 105 of the present embodiment is formed by a so-called photolithography method.
図２に示すように、カバーガラス１００は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子２００を収容する枡形のパッケージ３００の開口部を塞ぐように取り付けられ、接着剤（不図示）によって固定される。カバーガラス１００がパッケージ３００に取り付けられると、固体撮像素子２００に入射する入射光の光路中に配置されるが、上述したように、カバーガラス１００には遮光部Ｓ（つまり、遮光膜１０５）が形成されているため、固体撮像素子２００に不要光が入射することはなく、ゴーストやフレアが発生することはない。なお、透光部Ｔと遮光部Ｓの大きさは、固体撮像デバイス１の外側に配置されるレンズ等の光学素子や、固体撮像素子２００のサイズ及びカバーガラス１００のサイズに合わせて適宜決定されるが、少なくとも透光部Ｔの面積が、固体撮像素子２００の受光面の面積よりも大きくなるように構成される。 As shown in FIG. 2, the cover glass 100 is attached so as to close an opening of a bowl-shaped package 300 that houses a solid-state imaging device 200 such as a CCD (Charge-Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). It is fixed by an adhesive (not shown). When the cover glass 100 is attached to the package 300, the cover glass 100 is disposed in the optical path of incident light incident on the solid-state imaging device 200. As described above, the cover glass 100 has the light shielding portion S (that is, the light shielding film 105). Since it is formed, unnecessary light does not enter the solid-state imaging device 200, and ghost and flare do not occur. The sizes of the light transmitting part T and the light shielding part S are appropriately determined according to the optical element such as a lens disposed outside the solid-state imaging device 1, the size of the solid-state imaging element 200, and the size of the cover glass 100. However, at least the area of the translucent part T is configured to be larger than the area of the light receiving surface of the solid-state imaging device 200.
次に、本実施形態のカバーガラス１００の製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係るカバーガラス１００の製造方法を示す流れ図である。図３（ａ）は、カバーガラス１００の製造工程を示すフローチャートであり、図３（ｂ）は、各製造工程に対応したカバーガラス１００の平面拡大図であり、図３（ｃ）は、各製造工程に対応したカバーガラス１００の断面拡大図である。なお、理解を容易にするために、図３（ｂ）においては、各構成要素に濃淡をつけ、図３（ｃ）においては、各構成要素を強調して示している。 Next, the manufacturing method of the cover glass 100 of this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the cover glass 100 according to the present embodiment. FIG. 3A is a flowchart showing a manufacturing process of the cover glass 100, FIG. 3B is an enlarged plan view of the cover glass 100 corresponding to each manufacturing process, and FIG. It is a cross-sectional enlarged view of the cover glass 100 corresponding to a manufacturing process. In order to facilitate understanding, in FIG. 3B, each component is shaded, and in FIG. 3C, each component is highlighted.
（ガラス基板の成形）
ガラス基板の成形工程では、所望の光学特性を備えたガラス組成からなるガラス板を用意し、外形寸法が最終形状（つまり、カバーガラス１００の形状）と略同一となるように、公知の切断方法にて切断する。切断方法は、ダイヤモンドカッターにて切断線を刻設した後に折り割りする方法や、ダイシング装置にて切断する方法がある。なお、この工程で用いるガラス板は、ラッピングなどの粗研磨によって、最終形状に近い板厚寸法まで加工されたものを用いてもよい。ガラス板が切断されると、洗浄され、ガラス基材１０１が得られる。
(Glass substrate molding)
In the glass substrate forming step, a glass plate made of a glass composition having desired optical characteristics is prepared, and a known cutting method is used so that the outer dimensions are substantially the same as the final shape (that is, the shape of the cover glass 100). Cut with. As a cutting method, there are a method of cutting after cutting a cutting line with a diamond cutter and a method of cutting with a dicing apparatus. In addition, the glass plate used at this process may use what was processed to the plate | board thickness dimension close | similar to the final shape by rough polishing, such as lapping. When a glass plate is cut | disconnected, it will wash | clean and the glass base material 101 will be obtained.
（ＳｉＯ２薄膜の形成）
次に、ＳｉＯ２薄膜の形成工程において、ガラス基材１０１の入射面１０１ａ上に、スパッタリング法や真空蒸着法等によって、光学膜厚が略λ／２のＳｉＯ２薄膜（つまり、エッチングストッパ層１０３）を形成する。なお、本実施形態においては、中心波長λを４８０ｎｍ、ＳｉＯ２の屈折率を１．４５とし、設計値としては物理膜厚が約１６６ｎｍのＳｉＯ２薄膜を形成するものとするが、実際の製造工程においては、±１０％程度の公差範囲内でばらつき、１６６ｎｍ±１０％のＳｉＯ２薄膜が形成される。
(Formation of SiO 2 thin film)
Next, in the SiO 2 thin film forming step, the SiO 2 thin film (that is, the etching stopper layer 103) having an optical film thickness of approximately λ / 2 is formed on the incident surface 101a of the glass substrate 101 by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. ). In the present embodiment, the center wavelength λ is 480 nm, the refractive index of SiO 2 is 1.45, and the designed value is to form a SiO 2 thin film having a physical film thickness of about 166 nm. In the process, a 166 nm ± 10% SiO 2 thin film is formed, which varies within a tolerance range of about ± 10%.
（Ｃｒ薄膜の形成）
次に、Ｃｒ薄膜の形成工程において、エッチングストッパ層１０３上に、スパッタリング法や真空蒸着法等によって、遮光膜１０５のベースとなる、物理膜厚が約０．１μｍのＣｒ薄膜を形成する。
(Formation of Cr thin film)
Next, in the Cr thin film forming step, a Cr thin film having a physical film thickness of about 0.1 μm and serving as a base of the light shielding film 105 is formed on the etching stopper layer 103 by sputtering, vacuum deposition, or the like.
（レジストコート・ベーキング）
レジストコート・ベーキング工程では、Ｃｒ薄膜の表面に、フォトレジストを塗布し、所定の時間ベーキングを行う。フォトレジストは、紫外又は赤外の波長領域の光によって溶解性が変化するものであればよく、特に材料は制限されない。また、フォトレジストの塗布方法としては、周知のスピンコート法、ディップコート法等を適用することができる。
(Resist coat baking)
In the resist coating / baking step, a photoresist is applied to the surface of the Cr thin film, and baking is performed for a predetermined time. The photoresist is not particularly limited as long as its solubility is changed by light in the ultraviolet or infrared wavelength region. As a photoresist coating method, a well-known spin coating method, dip coating method, or the like can be applied.
（露光・レジスト現像）
露光・レジスト現像工程では、先ず、遮光膜１０５がパターンニングされたフォトマスクを介して、フォトレジストに光を照射する。そして、フォトレジストに応じた現像液を用いて、フォトレジストを現像し、遮光膜１０５のパターンに応じたレジストを形成する。
(Exposure / resist development)
In the exposure / resist development step, first, the photoresist is irradiated with light through a photomask on which the light shielding film 105 is patterned. Then, the photoresist is developed using a developer corresponding to the photoresist, and a resist corresponding to the pattern of the light shielding film 105 is formed.
（パターンニング）
パターンニング工程では、ガラス基材１０１をＣｒエッチング液に浸漬して、レジストが形成されていない部分のＣｒ薄膜をエッチングする。エッチングの進行に伴い、レジストが形成されていない部分のＣｒ薄膜がエッチング液中に溶出するが、上述したように、本実施形態においては、Ｃｒ薄膜の下側（つまり、Ｃｒ薄膜とガラス基材１０１との間）にエッチングストッパ層１０３が形成されているため、これによってエッチングがストップし、エッチング液によってガラス基材１０１の入射面１０１ａが削られることがない。従って、本実施形態においては、ガラス基材１０１の入射面１０１ａが粗面化することはなく、ガラス基材１０１の入射面１０１ａに入射する光は乱れることなくガラス基材１０１内に導かれ、出射面１０１ｂから出射される。また、本実施形態の構成によれば、エッチングストッパ層１０３によってエッチングを確実にストップさせることができるため、ガラス基材１０１全体を比較的長時間に亘ってエッチング液に浸すことができ、Ｃｒ薄膜のエッチング残りがなく、エッジの綺麗な遮光膜１０５を形成することができる。なお、Ｃｒエッチング液としては、例えば、硝酸第二セリウム塩：１０〜２０％、過塩素酸：５〜１０％、水：７０〜８５％の混合溶液が用いられる。
(Patterning)
In the patterning step, the glass substrate 101 is immersed in a Cr etching solution, and the Cr thin film in a portion where no resist is formed is etched. As the etching progresses, the Cr thin film where the resist is not formed elutes in the etching solution. As described above, in this embodiment, the lower side of the Cr thin film (that is, the Cr thin film and the glass substrate). Since the etching stopper layer 103 is formed between the first substrate 101 and the second substrate 101, the etching is stopped and the incident surface 101a of the glass substrate 101 is not scraped by the etching solution. Therefore, in this embodiment, the incident surface 101a of the glass substrate 101 is not roughened, and the light incident on the incident surface 101a of the glass substrate 101 is guided into the glass substrate 101 without being disturbed, The light is emitted from the emission surface 101b. Further, according to the configuration of the present embodiment, the etching can be surely stopped by the etching stopper layer 103, so that the entire glass substrate 101 can be immersed in the etching solution for a relatively long time, and the Cr thin film Thus, the light-shielding film 105 with a clean edge can be formed. As the Cr etching solution, for example, a mixed solution of ceric nitrate salt: 10 to 20%, perchloric acid: 5 to 10%, and water: 70 to 85% is used.
（レジスト剥離）
レジスト剥離工程では、アルコール等のレジスト剥離剤に浸漬して、レジストを剥離する。これによって、ガラス基材１０１上には、遮光膜１０５が形成される。
(Resist stripping)
In the resist stripping step, the resist is stripped by dipping in a resist stripper such as alcohol. Thereby, the light shielding film 105 is formed on the glass substrate 101.
以上のように、本実施形態のカバーガラス１００の製造方法によれば、エッチングストッパ層１０３の上に遮光膜１０５を形成するため、エッジの綺麗な遮光膜１０５を形成することができる。また、エッチングストッパ層１０３によって、透光部Ｔが覆われるため、ガラス基材１０１の入射面１０１ａが粗面化することはなく、ガラス基材１０１の入射面１０１ａに入射する光の乱れも抑制される。従って、固体撮像素子２００からは、より解像度の高い画像が得られる。 As described above, according to the method for manufacturing the cover glass 100 of the present embodiment, since the light shielding film 105 is formed on the etching stopper layer 103, the light shielding film 105 with a clean edge can be formed. Moreover, since the translucent part T is covered with the etching stopper layer 103, the incident surface 101a of the glass substrate 101 is not roughened, and the disturbance of light incident on the incident surface 101a of the glass substrate 101 is also suppressed. Is done. Therefore, an image with higher resolution can be obtained from the solid-state imaging device 200.
以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、本実施形態においては、ガラス基材１０１が、Ｃｕ２＋を含有する赤外線吸収ガラス（Ｃｕ２＋を含有するフツリン酸塩系ガラスまたはＣｕ２＋を含有するリン酸塩系ガラス）であるとしたが、可視波長領域で透明な材料から適宜選択でき、例えば、硼珪酸ガラスや、水晶、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂等を使用することもできる。 The above is the description of the embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the technical idea. For example, in the present embodiment, the glass substrate 101 has been to be infrared-absorbing glass containing Cu 2+ (phosphate type glass containing fluorophosphate salt-based glass or Cu 2+ containing Cu 2+) The material can be appropriately selected from materials transparent in the visible wavelength region. For example, borosilicate glass, crystal, polyester resin, polyolefin resin, acrylic resin, or the like can be used.
また、本実施形態においては、遮光膜１０５は、スパッタリング法や真空蒸着法等によって形成されるＣｒ薄膜であると説明したが、このような構成に限定されるものではない。遮光膜１０５としては、Ｃｒ以外にも、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属材料を用いることができる。 In the present embodiment, the light shielding film 105 has been described as being a Cr thin film formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like, but is not limited to such a configuration. As the light shielding film 105, besides Cr, a metal material such as Ta (tantalum), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Ti (titanium), Cu (copper), or Al (aluminum) can be used.
また、本実施形態においては、固体撮像素子２００のパッケージ３００を封止するカバーガラス１００の例を挙げて説明したが、本発明は、同様に、固体撮像素子２００に入射する光から近赤外線を除去する近赤外線カットフィルタ、又は固体撮像素子２００に入射する光から高い空間周波数を含む光を除去する光学ローパスフィルタに適用することも可能である。なお、近赤外線カットフィルタに適用する場合、本実施形態と同様のガラス基材１０１を用いることができ、その厚みは、０．１〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。また、光学ローパスフィルタに適用する場合、水晶や硼珪酸ガラスからなるガラス基材１０１を用いればよく、その厚みは、０．１〜３．０ｍｍの範囲であることが好ましい。 In the present embodiment, the cover glass 100 that seals the package 300 of the solid-state image sensor 200 has been described as an example. However, the present invention similarly applies near-infrared light from light incident on the solid-state image sensor 200. The present invention can also be applied to a near-infrared cut filter to be removed or an optical low-pass filter that removes light including a high spatial frequency from light incident on the solid-state imaging device 200. In addition, when applying to a near-infrared cut filter, the glass base material 101 similar to this embodiment can be used, and it is preferable that the thickness is the range of 0.1-1.0 mm. Moreover, when applying to an optical low-pass filter, the glass base material 101 which consists of quartz or borosilicate glass should just be used, and it is preferable that the thickness is the range of 0.1-3.0 mm.
また、本実施形態のエッチングストッパ層１０３の光学膜厚は、略λ／２（λは、中心波長（設計波長））であるものとして説明したが、エッチングストッパとして機能すればよく、いかなる膜厚のものでも適用することができる。しかしながら、エッチングストッパ層１０３を成膜する場合、一般に±１０％程度の製造上のバラツキ（誤差）が生じる。このため、製造上の誤差を圧縮するという観点からは、エッチングストッパ層１０３の膜厚は、薄ければ薄いほど好ましい。また、エッチングストッパ層１０３の膜厚が厚くなると、その膜応力によりガラス基材１０１が反り、ガラス基材１０１の破損を招いたり、後工程（例えば、機能膜の成膜工程）での不良率が上昇するといった問題が懸念される。従って、膜応力を緩和するといった観点からもエッチングストッパ層１０３の膜厚は、薄い方が好ましく、ガラス基材１０１の板厚に対して、０．３〜２００．０ｐｐｍの物理膜厚であることが好ましい。より具体的には、例えば、０．１〜１．０ｍｍの板厚のガラス基材１０１に対して、０．３〜２０．０ｎｍの物理膜厚のエッチングストッパ層１０３が形成されるのが好ましく、さらに０．１〜０．３ｍｍの板厚のガラス基材１０１に対して、１．０〜１０．０ｎｍ（つまり、３．３〜１００．０ｐｐｍ）の物理膜厚のエッチングストッパ層１０３が形成されるのがより好ましい。 Further, the optical film thickness of the etching stopper layer 103 of the present embodiment has been described as being approximately λ / 2 (λ is the center wavelength (design wavelength)), but any film thickness may be used as long as it functions as an etching stopper. Can also be applied. However, when the etching stopper layer 103 is formed, a manufacturing variation (error) of about ± 10% is generally generated. For this reason, from the viewpoint of compressing manufacturing errors, the thinner the etching stopper layer 103 is, the better. Further, when the thickness of the etching stopper layer 103 is increased, the glass substrate 101 is warped due to the film stress, causing the glass substrate 101 to be damaged, or the defect rate in the subsequent process (for example, the functional film forming process). There is a concern that the price will rise. Therefore, the thickness of the etching stopper layer 103 is preferably thin also from the viewpoint of relaxing the film stress, and is a physical film thickness of 0.3 to 200.0 ppm with respect to the plate thickness of the glass substrate 101. Is preferred. More specifically, for example, an etching stopper layer 103 having a physical film thickness of 0.3 to 20.0 nm is preferably formed on a glass substrate 101 having a thickness of 0.1 to 1.0 mm. Further, an etching stopper layer 103 having a physical film thickness of 1.0 to 10.0 nm (that is, 3.3 to 100.0 ppm) is formed on the glass substrate 101 having a thickness of 0.1 to 0.3 mm. More preferably.
図４は、本実施形態に係るカバーガラス１００の第１の変形例の構成を説明する図である。本変形例のカバーガラス１００Ａは、ガラス基材１０１の出射面１０１ｂ側にもエッチングストッパ層１０３を形成した点で本実施形態のカバーガラス１００とは異なる。このような構成によれば、上述のパターンニング工程において、ガラス基材１０１の出射面１０１ｂの粗面化も防止され、出射面１０１ｂ側での乱れも防止されるため、固体撮像素子２００からは、より解像度の高い画像が得られる。また、さらに別の変形例としては、出射面１０１ｂ側のエッチングストッパ層１０３上に、さらに遮光膜１０５を形成してもよい。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a first modification of the cover glass 100 according to the present embodiment. The cover glass 100A of this modification is different from the cover glass 100 of the present embodiment in that an etching stopper layer 103 is also formed on the emission surface 101b side of the glass substrate 101. According to such a configuration, in the above-described patterning process, the exit surface 101b of the glass substrate 101 is also prevented from being roughened, and disturbance on the exit surface 101b side is also prevented. A higher resolution image can be obtained. As yet another modification, a light shielding film 105 may be further formed on the etching stopper layer 103 on the emission surface 101b side.
図５は、本実施形態に係るカバーガラス１００の第２の変形例の構成を説明する図である。本変形例のカバーガラス１００Ｂは、入射面１０１ａ側を覆うように、反射防止膜１１０が成膜されている点で、本実施形態のカバーガラス１００とは異なる。本変形例の反射防止膜１１０は、光学膜厚λ／４のＡｌ２Ｏ３薄膜、光学膜厚λ／２のＺｒＯ２薄膜、光学膜厚λ／４のＭｇＦ２薄膜から構成されており、これらは、上述したレジスト剥離工程の後に、スパッタリング法や真空蒸着法等によって順に積層されて形成される。このように、カバーガラス１００Ｂに反射防止膜１１０を設けると、カバーガラス１００Ｂの入射面１０１ａに入射する光の反射が抑えられるため、固体撮像素子２００において光の取り込み効率が上昇する。なお、本変形例においては、カバーガラス１００Ｂの入射面１０１ａ側全体を覆うように、反射防止膜１１０を形成したが、このような構成に限定されるものではなく、少なくとも透光部Ｔが覆われるように反射防止膜１１０を形成すればよい。また、カバーガラス１００Ｂに設けられる機能膜としては、３層の反射防止膜１１０に限定されるものではなく、また反射防止膜に限定されるものではない。反射防止膜、赤外線カット膜、紫外線カット膜の少なくとも１つ以上の機能を有する光学薄膜を成膜することができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a second modification of the cover glass 100 according to the present embodiment. The cover glass 100B of the present modification is different from the cover glass 100 of the present embodiment in that an antireflection film 110 is formed so as to cover the incident surface 101a side. The antireflection film 110 of this modification example is composed of an Al 2 O 3 thin film with an optical film thickness λ / 4, a ZrO 2 thin film with an optical film thickness λ / 2, and an MgF 2 thin film with an optical film thickness λ / 4. These are formed by sequentially laminating by the sputtering method, the vacuum deposition method, or the like after the resist stripping process described above. As described above, when the antireflection film 110 is provided on the cover glass 100B, reflection of light incident on the incident surface 101a of the cover glass 100B is suppressed, so that the light capturing efficiency of the solid-state imaging device 200 is increased. In this modification, the antireflection film 110 is formed so as to cover the entire incident surface 101a side of the cover glass 100B. However, the present invention is not limited to such a configuration, and at least the translucent portion T covers the cover glass 100B. The antireflection film 110 may be formed as shown. Further, the functional film provided on the cover glass 100B is not limited to the three-layer antireflection film 110, and is not limited to the antireflection film. An optical thin film having at least one function of an antireflection film, an infrared cut film, and an ultraviolet cut film can be formed.
なお、本変形例においては、カバーガラス１００Ｂ上に光学膜厚λ／２のエッチングストッパ層１０３があることを前提にしているが、エッチングストッパ層１０３の膜厚がこれと異なる場合、エッチングストッパ層１０３（つまり、ＳｉＯ２薄膜）の実際の膜厚を考慮に入れて反射防止膜１１０の膜構成を変更すればよい。 In this modification, it is assumed that the etching stopper layer 103 with the optical film thickness λ / 2 is on the cover glass 100B. However, if the etching stopper layer 103 has a different thickness, the etching stopper layer The film configuration of the antireflection film 110 may be changed in consideration of the actual film thickness of 103 (that is, the SiO 2 thin film).
なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 固体撮像デバイス
１００、１００Ａ、１００Ｂ カバーガラス
１０１ ガラス基材
１０１ａ 入射面
１０１ｂ 出射面
１０３ エッチングストッパ層
１０５ 遮光膜
１１０ 反射防止膜
２００ 固体撮像素子
３００ パッケージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state imaging device 100, 100A, 100B Cover glass 101 Glass base material 101a Incidence surface 101b Output surface 103 Etching stopper layer 105 Light shielding film 110 Antireflection film 200 Solid-state image sensor 300 Package
Claims (13)
前記固体撮像素子に向かう光が入射する入射面と、該入射面に入射した光が透過して前記固体撮像素子に向かって出射される出射面とを表裏に備える透明基板と、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方の面上を被覆するように形成されたエッチングストッパ層と、
前記透明基板の中心部に形成され、前記光の一部を透過する透光部と、
前記透光部の外周を枠状に取り囲むように、前記エッチングストッパ層上に形成され、前記光の一部を遮光する遮光部と、
を備えることを特徴とする光学素子。 Attached to the front of the package containing the solid-state imaging device, an optical element that acts as a cover glass,
A transparent substrate provided on both sides with an incident surface on which light directed toward the solid-state imaging element is incident and an emission surface through which the light incident on the incident surface is transmitted and emitted toward the solid-state imaging element;
An etching stopper layer formed to cover at least one of the incident surface and the emission surface;
A light-transmitting part that is formed at the center of the transparent substrate and transmits part of the light;
A light-shielding part that is formed on the etching stopper layer so as to surround the outer periphery of the light-transmitting part in a frame shape, and shields a part of the light;
An optical element comprising:
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