JP2659852B2 - Manufacturing method of imaging device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はビデオムービー、電子スチルカメラなどの単
板式固定撮像装置に用いられる撮像素子の製造方法に関
する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an image pickup device used in a single-plate fixed image pickup device such as a video movie or an electronic still camera.
［従来の技術］ ビデオムービー、電子スチルカメラなどの単板式固体
撮像装置は色フィルタアレイを備え、これにより色信号
を得ており、色フィルタアレイのピッチに対応する高周
波数成分が含まれている被写体からは偽色信号が発生す
る。また、単板式固体撮像装置は不連続に、かつ規則正
しく配置された画素を有する固体撮像素子を備えてお
り、画素のピッチに対応する高周波数成分が含まれてい
る被写体からは偽信号が発生する。そのため、単板式固
体撮像装置の光学系には、偽信号および偽色信号の発生
を防ぐために光学的ローパルフィルタが設置されてい
る。[Prior Art] A single-chip solid-state imaging device such as a video movie or an electronic still camera includes a color filter array to obtain a color signal, and contains a high frequency component corresponding to the pitch of the color filter array. A false color signal is generated from the subject. Further, the single-plate solid-state imaging device includes a solid-state imaging device having discontinuously and regularly arranged pixels, and a false signal is generated from a subject including a high frequency component corresponding to a pixel pitch. . Therefore, an optical low-pass filter is provided in the optical system of the single-plate solid-state imaging device in order to prevent generation of a false signal and a false color signal.
光学的ローパスフィルタとしては、通常、３枚以上の
水晶板と１枚の赤外線遮断フィルタとが積層されてなる
ものが用いられているが、この積層構造を有する光学的
ローパスフィルタは、量産性に劣り、高価であるという
問題点を有している。As the optical low-pass filter, a laminated structure of three or more quartz plates and one infrared cutoff filter is usually used. However, the optical low-pass filter having this laminated structure is not suitable for mass production. It is inferior and expensive.
上記の問題点を解決するために、回折格子からなる光
学的ローパスフィルタが開発されている（特公昭49−20
105号公報、特開昭48−53741号公報および特公昭57−42
849号公報参照）。矩形波状の断面形状を有する回折格
子からなる光学的ローパスフィルタのMTF（Modulation
Transfer Function）特性を第６図に示す。回折格子
の周期をｄで表し、回折格子の凸部の幅をａで表し、回
折格子と固体撮像素子面またはこの面上に形成された色
フィルタアレイ面（以下、これらを撮像面と総称す
る。）との距離をｂで表し、入射光の波長をλで表すと
き、第６図のMTF特性に示される遮断周波数faおよびfb
は下記の式で表される。In order to solve the above problems, an optical low-pass filter comprising a diffraction grating has been developed (Japanese Patent Publication No. 49-20 / 1972).
No. 105, JP-A-48-53741, and JP-B-57-42
No. 849). MTF (Modulation) of an optical low-pass filter consisting of a diffraction grating with a rectangular cross section
Transfer Function) characteristics are shown in FIG. The period of the diffraction grating is represented by d, the width of the projection of the diffraction grating is represented by a, and the surface of the diffraction grating and the solid-state imaging device or a color filter array formed on this surface (hereinafter, these are collectively referred to as an imaging surface) ), And the wavelength of the incident light is represented by λ, the cutoff frequencies fa and fb shown in the MTF characteristics of FIG.
Is represented by the following equation.
（ｉ） ａ≦d/2のとき fa＝a/bλ （１） fb＝（ｄ−ａ）/bλ （２） （ii） d/2＜ａ＜ｄのとき fa＝（ｄ−ａ）/bλ （３） fb＝a/bλ （４） 偽信号を発生させる被写体が有する空間周波数は固体
撮像素子の画素周期によって決まり、また偽色信号を発
生させる被写体が有する空間周波数は色フィルタアレイ
の一組の周期によって決まる。これらの空間周波数が遮
断させるように遮断周波数faおよびfbを設定し、その値
に応じて式（１）および式（２）と、または式（３）お
よび式（４）とを用いて上記のｄ、ａおよびｂを求め
る。このようにして得られた回折格子を用いれば、偽信
号および偽色信号の発生が防げる。(I) When a ≦ d / 2, fa = a / bλ (1) fb = (da) / bλ (2) (ii) When d / 2 <a <d, fa = (da) / bλ (3) fb = a / bλ (4) The spatial frequency of the subject that generates the false signal is determined by the pixel period of the solid-state image sensor, and the spatial frequency of the subject that generates the false color signal is one of the color filter arrays. Determined by the period of the set. The cut-off frequencies fa and fb are set so that these spatial frequencies are cut off, and the above-mentioned formulas (1) and (2) or formulas (3) and (4) are used according to the values. Find d, a and b. By using the diffraction grating obtained in this way, generation of a false signal and a false color signal can be prevented.
［発明が解決しようとする課題］ 上記の回折格子からなる光学的ローパスフィルタが有
する遮断周波数は上記の式（１）ないし式（４）により
明らかなように回折格子と撮像面との距離ｂの値によっ
て変化する。遮断周波数が予め設定された上記の値から
ずれた場合には、偽信号および／または偽色信号が発生
することがあり、回折格子と撮像面との距離ｂが正確な
値になるように回折格子と固体撮像素子とを配置する必
要がある。しかしながら、上記の距離ｂは小さく、通常
５〜500μｍの範囲にあり、正確な位置に配置すること
は困難である。[Problems to be Solved by the Invention] The cut-off frequency of the optical low-pass filter comprising the diffraction grating is determined by the distance b between the diffraction grating and the imaging surface, as is clear from the above equations (1) to (4). Varies by value. When the cutoff frequency deviates from the above-mentioned preset value, a false signal and / or a false color signal may be generated, and diffraction is performed so that the distance b between the diffraction grating and the imaging surface becomes an accurate value. It is necessary to arrange a grating and a solid-state imaging device. However, the above distance b is small, usually in the range of 5 to 500 μm, and it is difficult to dispose it at an accurate position.
本発明の目的は、回折格子と撮像面との距離が正確な
位置に配置され、偽信号および／または偽色信号を遮断
する回折格子からなる光学的ローパスフィルタを備えた
撮像素子を工業的に有利に製造できる方法を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to industrially provide an imaging device having an optical low-pass filter including a diffraction grating in which a distance between a diffraction grating and an imaging surface is accurately set and blocking a false signal and / or a false color signal. It is to provide a method which can be advantageously manufactured.
［課題を解決するための手段］ 本発明の方法により製造される撮像素子の１例の概略
断面図第１図に示す。この撮像素子においては、回折格
子からなる光学的ローパスフィルタ１と、固体撮像素子
２とが、感光性樹脂からなるスペーサ３を介して一定の
間隔を保つように固定化されている。光学的ローパスフ
ィルタ１、固体撮像素子２およびスペーサ３は光の入射
側に開口部を有するパッケージ４に収納され、光学的ロ
ーパスフィルタ１が接着剤５によってパッケージ４に固
定化されている。上記の開口部には保護板６が取り付け
られている。[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of an imaging device manufactured by the method of the present invention. In this imaging device, an optical low-pass filter 1 made of a diffraction grating and a solid-state imaging device 2 are fixed via a spacer 3 made of a photosensitive resin so as to keep a constant interval. The optical low-pass filter 1, the solid-state imaging device 2, and the spacer 3 are housed in a package 4 having an opening on the light incident side, and the optical low-pass filter 1 is fixed to the package 4 with an adhesive 5. A protective plate 6 is attached to the opening.
光学的ローパスフィルタ１は１方向または互いに交差
する２方向の格子を有し、該格子は矩形波状、台形波
状、正弦波状などの断面形状を有する。固体撮像素子２
の画素上にはカラーフィルタが形成されていてもよい。
スペーサ３の形状の一例を示す概略平面図を第2a図ない
し第2c図に示す。スペーサ３は第2a図に示すライン状、
第2b図に示すロの字状、第2c図に示すコの字状などの平
面形状を有する。その厚さは、通常、５〜500μｍの範
囲にある。パッケージ４は透明または不透明のいずれで
あっても良く、通常、セラミック、ガラスなどからなる
ものが用いられる。保護板６としてはガラス、プラスチ
ックなどからなる透明板が用いられる。The optical low-pass filter 1 has a lattice in one direction or two directions crossing each other, and the lattice has a cross-sectional shape such as a rectangular wave, trapezoidal wave, or sine wave. Solid-state imaging device 2
A color filter may be formed on the pixel.
FIGS. 2a to 2c are schematic plan views showing an example of the shape of the spacer 3. FIG. The spacer 3 has a line shape as shown in FIG.
It has a planar shape such as a square shape shown in FIG. 2b and a square shape shown in FIG. 2c. Its thickness is usually in the range of 5 to 500 μm. The package 4 may be transparent or opaque, and is usually made of ceramic, glass, or the like. As the protection plate 6, a transparent plate made of glass, plastic, or the like is used.
本発明によれば、上記の目的は、下記の（イ）〜
（ホ）の工程からなる撮像素子の製造方法を提供するこ
とにより達成される。その概略工程図を第３図を示す。According to the present invention, the above objects have the following (a) to
This is attained by providing a method for manufacturing an imaging device including the step (e). FIG. 3 is a schematic process diagram.
（イ）格子７が形成された基板８（第３図（ａ））上に
ドライフィルムレジストを熱圧着することにより一定の
厚さを有する感光性樹脂層９を形成する工程（第３図
（ｂ））。(A) A step of forming a photosensitive resin layer 9 having a constant thickness by thermocompression-bonding a dry film resist on a substrate 8 (FIG. 3A) on which a lattice 7 is formed (FIG. b)).
（ロ）スペーサに対応するように感光性樹脂層９に光10
を選択的に照射する工程（第３図（ｃ））。(B) Light 10 is applied to the photosensitive resin layer 9 so as to correspond to the spacer.
(FIG. 3 (c)).
（ハ）感光性樹脂層９を現像して感光性樹脂からなるス
ペーサ11を形成する工程（第３図（ｄ））。(C) Step of developing the photosensitive resin layer 9 to form the spacer 11 made of the photosensitive resin (FIG. 3 (d)).
（ニ）基板８を切断して所定の大きさを有する回折格子
からなる光学的ローパスフィルタ12を調製する工程（第
３図（ｅ））。(D) A step of cutting the substrate 8 to prepare an optical low-pass filter 12 composed of a diffraction grating having a predetermined size (FIG. 3 (e)).
（ホ）回折格子からなる光学的ローパスフィルタ12と固
体撮像素子13とをスペーサ11を介して固定化する工程
（第３図（ｆ））。(E) A step of fixing the optical low-pass filter 12 composed of a diffraction grating and the solid-state imaging device 13 via the spacer 11 (FIG. 3 (f)).
上記の格子が形成された基板としては、ガラス、プラ
スチックなどからなるものが用いられ、感光性樹脂層は
格子面またはその裏面に形成される。As the substrate on which the lattice is formed, a substrate made of glass, plastic, or the like is used, and the photosensitive resin layer is formed on the lattice surface or the back surface thereof.
上記の感光性樹脂層を形成する方法として、ポリオレ
フィンフィルムなどの保護フィルムと感光性樹脂とポリ
エステルフィルムなどのベースフィルムとが積層されて
なるドライフィルムレジストを熱圧着する方法を用いる
ことによって、数10ミクロン以上の厚さを有するスペー
サを均一な厚さで形成することができる。As a method of forming the photosensitive resin layer, by using a method of thermocompression-bonding a dry film resist obtained by laminating a protective film such as a polyolefin film and a base film such as a photosensitive resin and a polyester film, A spacer having a thickness of at least one micron can be formed with a uniform thickness.
ドライフィルムレジストとしては、デュポン社製リス
トンドライフィルムレジスト、富士写真フィルム（株）
製バンクスドライフィルムフォトレジスト、東京応化
（株）製オーディル感光性ドライフィルムレジストなど
のプリント基板の回路パターン用、デュポン社製バクレ
ルソルダーマスク、日立化成（株）製フォテックSR永久
マスク、三菱レイヨン（株）製ダイヤロンSRAソルダー
マスクなどのソルダーマスク用などが用いられる。感光
製樹脂層が形成される基板に樹脂が用いられる場合に
は、この樹脂を侵さないようにアルカリ現像液で現像す
ることが可能な東京応化（株）製オーディルＡシリー
ズ、デュポン社製バクレル8000シリーズ、日立化成
（株）製フォテックSR−2300Gなどを用いることが好ま
しい。As dry film resists, DuPont's Liston dry film resist, Fuji Photo Film Co., Ltd.
For circuit patterns of printed circuit boards such as Banks dry film photoresist made by Tokyo Ohka Co., Ltd., Odile photosensitive dry film resist, etc., Bacquerel solder mask made by DuPont, Photek SR permanent mask made by Hitachi Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Rayon ( Solder masks such as Dialon SRA solder mask manufactured by Co., Ltd. are used. When a resin is used for the substrate on which the photosensitive resin layer is formed, the resin can be developed with an alkaline developer so as not to attack the resin, and Odor A series manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., and Bacquerel 8000 manufactured by DuPont. It is preferable to use a series, such as FOTEC SR-2300G manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
上記の感光性樹脂層に光を選択的に照射する方法とし
ては、通常、フオトマスクを通して紫外線を照射する方
法が採用される。照射時の露光エネルギーは感光性樹脂
の特性に応じて適宜設定される。As a method of selectively irradiating the photosensitive resin layer with light, a method of irradiating ultraviolet rays through a photomask is usually employed. The exposure energy at the time of irradiation is appropriately set according to the characteristics of the photosensitive resin.
光照射後の感光性樹脂層を現像するに際して、現像液
としてはアルカリ溶液、有機溶媒などが用いられる。撮
像素子における光の入射面に感光性樹脂が残留する場
合、該感光性樹脂が画像を乱す原因となることから、上
記の基板を撮像後に界面活性剤で脱脂することが好まし
い。When developing the photosensitive resin layer after light irradiation, an alkali solution, an organic solvent, or the like is used as a developer. If the photosensitive resin remains on the light incident surface of the imaging device, the photosensitive resin may disturb the image. Therefore, it is preferable that the substrate is degreased with a surfactant after imaging.
また、光照射後の感光性樹脂層を現像して形成された
スペーサに紫外線を照射するか、またはスペーサが形成
された基板を熱処理することによって、スペーサが有す
る硬度を高めることができ、またスペーサと基板との密
着性を高めることができる。Further, the hardness of the spacer can be increased by irradiating ultraviolet rays to the spacer formed by developing the photosensitive resin layer after light irradiation or by heat-treating the substrate on which the spacer is formed. Adhesion between the substrate and the substrate can be improved.
上記の基板はダイシングソー、レーザー切断機などを
用いて切断される。The above substrate is cut using a dicing saw, a laser cutting machine or the like.
光学的ローパスフィルタと固体撮像素子とをスペーサ
を介して固定化する際には、通常、エポキシ系、アクリ
ル系、ウレタン系などの接着剤が用いられる。When the optical low-pass filter and the solid-state imaging device are fixed via a spacer, an epoxy-based, acrylic-based, urethane-based adhesive, or the like is usually used.
［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
回折格子が形成された５インチ径を有する基板上に、
日立化成（株）製のドライフィルムレジストSR−2300G
−90を加熱ロール（温度:100℃）を用いて圧着した。ス
ペースに対応するパターンを有するフォトマスクを使用
し、上記のドライフィルムレジストに露光エネルギーが
250mJ/cm2になるように紫外線を照射した。使用したフ
ォトマスクの部分概略平面図を第４図に示す。第４図に
斜線で示す部分が遮光部であり、その他の部分が透光部
であって、透光部がスペーサに対応する。紫外線を照射
された基板をNa2CO3を１％含む現像液に120秒間浸漬し
てドライフィルムレジストを現像することによって基板
上に感光性樹脂からなるスペーサを形成した。得られた
スペーサの厚さは基板全面にわたり90±３μｍの範囲に
あった。スペーサが形成された基板をダイシングソーを
用いて切断し、縦6mm×横8mmの大きさを有する約200個
の光学的ローパスフィルタを得た。表面にカラーフィル
ムが形成された固体撮像素子とスペーサとをエポキシ系
接着剤を用いて接着した。光学的ローパスフィルタ、ス
ペーサおよび固体撮像素子の積層構造を示す概略断面図
を第５図に示す。第５図に示すように、カラーフィルタ
21が形成された固体撮像素子22と、光学的ローパスフィ
ルタ23とをスペーサ24を介して接着する際に、スペーサ
24はカラーフィルタ21上で、かつ固体撮像素子22の画素
25を遮断しない位置に取り付けられる。上記の光学的ロ
ーパスフィルタ、スペーサおよび固体撮像素子を光の入
射側に開口部を有するパッケージに収納して固定し、該
開口部に保護ガラスを取り付けて撮像素子を得た。On a substrate having a diameter of 5 inches on which a diffraction grating is formed,
Hitachi Chemical Co., Ltd. dry film resist SR-2300G
−90 was pressed using a heating roll (temperature: 100 ° C.). Using a photomask having a pattern corresponding to the space, the exposure energy is applied to the above dry film resist.
Ultraviolet irradiation was performed to 250 mJ / cm 2 . FIG. 4 shows a partial schematic plan view of the used photomask. In FIG. 4, the shaded portions are light-shielding portions, the other portions are light-transmitting portions, and the light-transmitting portions correspond to spacers. The substrate irradiated with ultraviolet rays was immersed in a developer containing 1% of Na 2 CO 3 for 120 seconds to develop a dry film resist, thereby forming a spacer made of a photosensitive resin on the substrate. The thickness of the obtained spacer was in the range of 90 ± 3 μm over the entire surface of the substrate. The substrate on which the spacers were formed was cut using a dicing saw to obtain about 200 optical low-pass filters having a size of 6 mm long × 8 mm wide. The solid-state imaging device having a color film formed on its surface and the spacer were bonded using an epoxy adhesive. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a laminated structure of an optical low-pass filter, a spacer, and a solid-state imaging device. As shown in FIG.
When bonding the solid-state imaging device 22 with the formed 21 and the optical low-pass filter 23 via the spacer 24, the spacer
Reference numeral 24 denotes a pixel on the color filter 21 and the solid-state image sensor 22.
It is installed in a position that does not block 25 The optical low-pass filter, the spacer, and the solid-state imaging device were housed and fixed in a package having an opening on the light incident side, and a protective glass was attached to the opening to obtain an imaging device.
得られた撮像素子をカラービデオカメラに組み込んで
画像を評価したところ、偽信号および偽色信号は生じな
かった。When an image was evaluated by incorporating the obtained image pickup device into a color video camera, no false signal or false color signal was generated.
［発明の効果］ 本発明によれば、回折格子と撮像面との距離が正確な
位置に配置され、偽信号および／または偽色信号を遮断
する回折格子からなる光学的ローパスフィルタを備えた
撮像素子を工業的に有利に製造できる方法が提供され
る。[Effects of the Invention] According to the present invention, an imaging device is provided with an optical low-pass filter including a diffraction grating that is arranged at a precise position between a diffraction grating and an imaging surface and that blocks a false signal and / or a false color signal. A method is provided by which an element can be manufactured industrially advantageously.
第１図は本発明で製造される撮像素子の１例の概略断面
図、第2a図ないし第2c図はスペーサの形状の一例を示す
概略平面図、第３図は本発明の撮像素子の製造方法を示
す概略工程図、第４図はフォトマスクの部分概略平面
図、第５図は光学的ローパスフィルタ、スペーサおよび
固体撮像素子の積層構造を示す概略断面図、第６図は矩
形波状の断面形状を有する回折格子からなる光学的ロー
パスフィルタのMTF特性図である。 1,12,23……光学的ローパスフィルタ 2,13,22……固体撮像素子 3,11,24……スペーサ ７……格子 ８……基板 ９……感光性樹脂層 10……光 25……画素FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of an image sensor manufactured by the present invention, FIGS. 2a to 2c are schematic plan views showing examples of the shape of a spacer, and FIG. FIG. 4 is a schematic plan view showing a part of a photomask, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a laminated structure of an optical low-pass filter, a spacer and a solid-state imaging device, and FIG. FIG. 4 is an MTF characteristic diagram of an optical low-pass filter including a diffraction grating having a shape. 1,12,23 ... Optical low-pass filter 2,13,22 ... Solid-state image sensor 3,11,24 ... Spacer 7 ... Grating 8 ... Substrate 9 ... Photosensitive resin layer 10 ... Light 25 ... ... pixels
Claims (1)
ィルムレジストを熱圧着することにより一定の厚さを有
する感光性樹脂層を形成する工程、 （ロ）スペーサに対応するように感光性樹脂層に光を選
択的に照射する工程、 （ハ）感光性樹脂層を現像して感光性樹脂からなるスペ
ーサを形成する工程、 （ニ）基板を切断して所定の大きさを有する回折格子か
らなる光学的ローパスフィルタを調製する工程、および （ホ）回折格子からなる光学的ローパスフィルタと固体
撮像素子とを上記のスペーサを介して固定化する工程 からなることを特徴とする撮像素子の製造方法。(A) a step of forming a photosensitive resin layer having a certain thickness by thermocompression-bonding a dry film resist on a substrate on which a lattice is formed; Selectively irradiating the photosensitive resin layer with light, (c) developing the photosensitive resin layer to form a spacer made of the photosensitive resin, and (d) cutting the substrate to have a predetermined size. A step of preparing an optical low-pass filter comprising a grating; and (e) a step of fixing the optical low-pass filter comprising a diffraction grating and the solid-state imaging device via the spacer. Production method.
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