JP2008021736A - 光センサ、フィルタおよびフィルタ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の高い赤外線領域の光センサを提供する。
【解決手段】光センサ５は、赤色の有機顔料により各受光素子１２上に形成された赤フィルタ１４Ｒと、赤フィルタ１４Ｒより短波長域で入射光を透過するシアン色の有機顔料により選択的に赤フィルタ１４Ｒ上に形成されたシアンフィルタ１４Ｃｙと、シアンフィルタ１４Ｃｙより短波長域で入射光を透過する青色の有機顔料により選択的に赤フィルタ１４Ｒ上に形成された青フィルタ１４Ｂと、シアンフィルタ１４Ｃｙと赤フィルタ１４Ｒとを透過した入射光を受光するシアン受光素子１２Ｃｙから得られた強度値から、青フィルタ１４Ｂと赤フィルタ１４Ｒとを透過した入射光を受光する青受光素子１２Ｂから得られた強度値を引き算処理する演算部２１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生産性の高い赤外線領域の光センサ、フィルタおよびフィルタ製造方法に関する。

近年、光を検出する光センサが種々の分野で用いられている。例えば、一眼レフカメラなどで用いられる被写体への測長手段や車載カメラ・監視カメラなどには赤外線を検出する光センサが利用されている。

光センサには、赤外線のような特定の波長領域の光を透過するフィルタが受光素子上に形成されている。フィルタには、無機材料の多層薄膜からなる無機フィルタや、有機顔料を分散させた有機顔料フィルタ等がある。

ここで、赤外線領域の光センサにおいては、波長選択性の良い無機フィルタが用いられることが多い。無機フィルタは、ピーク波長の光を高い透過率で透過し、他の波長領域の光を反射する。そのため、一般的には、有機顔料フィルタに比して、無機フィルタは、色純度が高く、輝度も高いという性質を有している。このような無機フィルタの例としては、ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２とを交互に積層したものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３３７３１０号公報

しかしながら、上述した無機フィルタは、以下に示す理由から、有機顔料フィルタに比して生産性が低い。

（Ａ）無機フィルタの製造に際して、真空蒸着装置を用いる必要がある。それゆえ、成膜するのに長時間かかる。本発明者らの検討によれば、チェンバ排気、蒸着、冷却ベンドを行なうのに２０時間程度を要する。

（Ｂ）無機フィルタを用いて光センサを製造した場合、無機フィルタが分光異常となった際に、無機フィルタを除去し、再度無機フィルタを製造するというリワークが不可能である。このため、フィルタに分光異常が生じた場合には、光センサそのものを無駄にすることになる。

（Ｃ）無機フィルタは、ＴｉＯ_２等の無機材料を真空蒸着方式で成膜するため、曲げ等の外力により多層薄膜にクラックが生じやすい。すなわち、可撓性がないので、数十μｍレベルの欠陥が生じることが多い。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、生産性の高い赤外線領域の光センサ、フィルタおよびフィルタ製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じる。

請求項１に対応する発明は、基板と、前記基板に形成され、受光した入射光の強度値を得るための複数の受光素子と、前記各受光素子上に、赤色の有機顔料により形成された赤フィルタと、前記赤フィルタ上に、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過する第１の有機顔料により選択的に形成された第１フィルタと、前記第１フィルタが形成された位置とは異なる前記赤フィルタ上の位置に、該第１フィルタより短波長域で入射光を透過する第２の有機顔料により選択的に形成された第２フィルタと、前記第１フィルタと前記赤フィルタとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値から、前記第２フィルタと前記赤フィルタとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値を引き算処理する演算手段とを備えた光センサである。

請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する光センサにおいて、前記第１フィルタは、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタであり、前記第２フィルタは、青色の有機顔料からなる青フィルタである光センサである。

請求項３に対応する発明は、基板と、前記基板に形成され、受光した入射光の強度値を得るための複数の受光素子と、前記受光素子上に、赤色の有機顔料により選択的に形成された赤フィルタと、前記赤フィルタが形成された位置とは異なる前記受光素子上の位置に、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過するシアン色の有機顔料により選択的に形成されたシアンフィルタと、前記赤フィルタおよび前記シアンフィルタが形成された位置とは異なる前記受光素子上の位置に、前記シアンフィルタより短波長域で入射光を透過する青色の有機顔料により選択的に形成された青フィルタと、前記赤フィルタ、前記シアンフィルタ、前記青フィルタのそれぞれを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値に基づいて、赤外線領域の光の強度値を求める演算手段とを備えた光センサである。

請求項４に対応する発明は、基板に形成された第１受光素子および第２受光素子と、前記第１受光素子から得られた強度値と、前記第２受光素子から得られた強度値とを引き算処理する演算手段とを備えた光センサに用いられるフィルタであって、前記第１受光素子上に順次積層される、赤色の有機顔料からなる赤フィルタおよびシアン色の有機顔料からなるシアンフィルタと、前記第２受光素子上に順次積層される、赤色の有機顔料からなる赤フィルタおよび青色の有機顔料からなる青フィルタとを備えたフィルタである。

請求項５に対応する発明は、基板に形成された複数の受光素子上に、赤色の有機顔料からなる赤フィルタを形成する赤フィルタ形成工程と、前記赤フィルタ上に、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過する第１の有機顔料からなる第１フィルタを選択的に形成する第１フィルタ形成工程と、前記第１フィルタが形成される位置とは異なる赤フィルタ上の位置に、該第１フィルタより短波長域で入射光を透過する第２の有機顔料からなる第２フィルタを選択的に形成する第２フィルタ形成工程とを備えたフィルタ製造方法である。

請求項６に対応する発明は、請求項５に対応するフィルタ製造方法において、前記第１フィルタは、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタであり、前記第２フィルタは、青色の有機顔料からなる青フィルタであるフィルタ製造方法である。

＜用語＞
本発明において、「透過率」は、屈折率１．５前後の透明ガラスの透過率を１００％として求めている。

また、「半値波長」は、光の透過が抑制された短波長側から光を透過する長波長側にかけて透過率が増加している分光特性曲線において、透過率の値が５０％となる光の波長を意味する。すなわち、略Ｓ字状となった分光特性曲線における半値波長である。

＜作用＞
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。

請求項１に対応する発明は、赤色の有機顔料により各受光素子上に形成された赤フィルタと、赤フィルタより短波長域で入射光を透過する第１の有機顔料により選択的に赤フィルタ上に形成された第１フィルタと、第１フィルタより短波長域で入射光を透過する第２の有機顔料により選択的に赤フィルタ上に形成された第２フィルタと、第１フィルタと赤フィルタとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値から、第２フィルタと赤フィルタとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値を引き算処理する演算手段とを備えた構成により、有機顔料を用いて赤外線透過フィルタを形成しているので、生産性の高い赤外線領域の光センサを提供できる。

請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する光センサにおいて、第１フィルタが、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタであり、第２フィルタが、青色の有機顔料からなる青フィルタであるので、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線を検出し得る光センサを提供できる。

請求項３に対応する発明は、赤色の有機顔料により受光素子上に選択的に形成された赤フィルタと、赤フィルタが形成された位置とは異なる受光素子上の位置に、シアン色の有機顔料により選択的に形成されたシアンフィルタと、赤フィルタおよびシアンフィルタが形成された位置とは異なる受光素子上の位置に、青色の有機顔料により選択的に形成された青フィルタと、赤フィルタ・シアンフィルタ・青フィルタのそれぞれを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値に基づいて、赤外線領域の光の強度値を求める演算手段とを備えた構成により、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線を検出する光センサを提供できる。

請求項４に対応する発明は、基板に形成された第１受光素子および第２受光素子と、第１受光素子から得られた強度値と第２受光素子から得られた強度値とを引き算処理する演算手段とを備えた光センサに用いられるフィルタであって、第１受光素子上に順次積層される赤フィルタおよびシアンフィルタと、第２受光素子上に順次積層される赤フィルタおよび青フィルタとを備えた構成により、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線を抽出するフィルタを提供できる。

請求項５に対応する発明は、基板に形成された複数の受光素子上に、赤色の有機顔料からなる赤フィルタを該受光素子毎に個別に形成する赤フィルタ形成工程と、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過する第１の有機顔料からなる第１フィルタを赤フィルタ上に選択的に形成する第１フィルタ形成工程と、第１フィルタが形成される位置とは異なる赤フィルタ上の位置に、該第１フィルタより短波長域で入射光を透過する第２の有機顔料からなる第２フィルタを選択的に形成する第２フィルタ形成工程とを備えているので、赤外線領域のフィルタを高い生産性で製造し得るフィルタ製造方法を提供できる。

請求項６に対応する発明は、請求項５に対応するフィルタ製造方法において、第１フィルタが、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタであり、第２フィルタが、青色の有機顔料からなる青フィルタであるので、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線を抽出するフィルタを製造することができる。

本発明によれば、生産性の高い赤外線領域の光センサ、フィルタおよびフィルタ製造方法を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第1の実施形態＞
（１−１．構成）
図１は本発明の第１の実施形態に係る光センサ５の構成を示す模式図であり、図２は図１における光センサ５のＩ−Ｉ’断面の構成を示す図である。

光センサ５は、検出部１０と信号処理部２０とを備えている。なお、本実施形態では受光素子として、ＣＭＯＳを例示する。

検出部１０は、基板１１と受光素子１２・平坦化層１３・フィルタ１４・マイクロレンズ１５とを備えている。

基板１１は、電気信号の授受を可能とする配線層を具備する半導体基板である。配線層を介して、受光素子１２が受光した光の強度値を信号処理部２０に送出する。

受光素子１２は、基板１１に形成され、受光した入射光を電気信号に光電変換するものであり、その入射光の強度値を求める機能を有する。また、受光素子１２は、光電変換して得られる強度値を演算部２１に送出する。なお、後述するように本実施形態においては、フィルタ１４として、赤フィルタ１４Ｒが形成され、その赤フィルタ１４Ｒ上にシアンフィルタ１４Ｃｙおよび青フィルタ１４Ｂが積層される。そこで、便宜上、シアンフィルタ１４Ｃｙおよび青フィルタ１４Ｂのそれぞれを透過した光を受光する受光素子を、それぞれシアン受光素子１２Ｃｙ・青受光素子１２Ｂと呼ぶこととする。

平坦化層１３は、受光素子１２が形成された基板１１の入射光側の面に積層されるものであり、赤フィルタ１４Ｒの設置面を平坦にしている。なお、平坦化層１３は、紫外線吸収剤としてクマリン系の染料を染料濃度で５％含有したアクリル樹脂により形成されている。

フィルタ１４は、受光素子１２のそれぞれの上に、有機顔料を積層して形成されるものである。ここでは、フィルタ１４として、赤フィルタ１４Ｒと、その赤フィルタ１４Ｒ上に、シアンフィルタ１４Ｃｙと青フィルタ１４Ｂとが個別に形成される。なお、各フィルタの膜厚は１．５μｍとし、画素ピッチは５μｍとする。

赤フィルタ１４Ｒは、光センサに入射する入射光のうち、赤領域から長波長域の光（すなわち、赤領域の光と赤外域の光）を透過するフィルタである。この赤フィルタ１４Ｒは、C.I. Pigment Red 179、C.I. Pigment Red 177、C.I. Pigment Red 224、C.I. Pigment Red 254から1種もしくは複数種選択された赤顔料と、C.I. Pigment Yellow 139、C.I. Pigment Yellow 150から１種もしくは複数種選択された黄顔料とを混合した有機顔料により形成される。また、赤フィルタ１４Ｒは、略５７０ｎｍ以上の波長領域の光に対して高い透過率を有するものであり、半値波長は略６００ｎｍである。

シアンフィルタ１４Ｃｙは、シアン色に相当する波長領域の光を透過するものである。このシアンフィルタ１４Ｃｙは、C.I. Pigment Blue 15:3等の有機顔料を含むカラーレジストから形成される。シアンフィルタ１４Ｃｙは、略４８０ｎｍの波長の光に対して透過率のピーク値を有するものである。また、それ以上の波長の光に対しては、透過率の値が徐々に減少し、略５８０ｎｍ〜略７００ｎｍの波長の光に対して５％未満の透過率の値を示す。そして、略７００ｎｍ以上の波長領域の光に対して再び高透過率の値を有し、略７８０ｎｍ以上の波長領域においては９０％以上の透過率を示す。なお、半値波長は、略７５０ｎｍである。

青フィルタ１４Ｂは、入射光のうち青色光を抽出するためのものである。この青フィルタ１４Ｂは、C.I. Pigment Blue 15:6やC.I. Pigment Violet 23等の有機顔料を含むカラーレジストから形成される。なお、カラーレジストには、シクロヘキサノン・PGMEAなどの有機溶剤やポリマーワニス・モノマー・感光剤・分散剤が添加される。青フィルタ１４Ｂは、略４５０ｎｍの波長の光に対して透過率のピーク値を有するものである。また、それ以上の波長に対しては、透過率の値が徐々に減少し、略５５０ｎｍ〜略７５０ｎｍの波長の光に対して５％未満の透過率の値を示す。そして、略７５０ｎｍ以上の波長領域の光に対して再び高透過率の値を有し、略８５０ｎｍ以上の波長領域においては９０％以上の透過率を示す。なお、半値波長は、略８００ｎｍである。

上述したフィルタ１４Ｒ・１４Ｃｙのそれぞれと、１４Ｒと１４Ｃｙとを積層したフィルタ（以下、第１積層フィルタ１４ＲＣｙともいう）の分光特性は、図３のように示される。図３において、横軸と縦軸とはそれぞれ波長と透過率とを示しており、線ａ１・ａ２・ａ３により、赤フィルタ１４Ｒ・シアンフィルタ１４Ｃｙ・第１積層フィルタ１４ＲＣｙの分光特性がそれぞれ示される。

フィルタ１４Ｒ・１４Ｂのそれぞれと、１４Ｒおよび１４Ｂを積層したフィルタ（以下、第２積層フィルタ１４ＲＢともいう）との分光特性は、図４のように示される。図４において、横軸と縦軸とはそれぞれ波長と透過率とを示しており、線ｂ１・ｂ２・ｂ３により、赤フィルタ１４Ｒ・青フィルタ１４Ｂ・第２積層フィルタ１４ＲＢの分光特性がそれぞれ示される。

なお、各フィルタの分光特性は、顔料の種類や比率およびフィルタの膜厚などにより微調整することができる。

マイクロレンズ１５は、受光素子１２に光を集光するためのものであり、フィルタ１４の上に形成される。なお、マイクロレンズ１５は、平坦化層１３と同じ材質のものから形成される。

信号処理部２０は、演算部２１と出力部２２とを備えている。

演算部２１は、シアン受光素子１２Ｃｙから送出される強度値と、青受光素子１２Ｂから送出される強度値とを引き算処理するものである。これにより、第１積層フィルタ１２ＲＣｙの半値波長と、第２積層フィルタ１２ＲＢの半値波長との差分に対応する波長領域の光の強度値を求めることができる。

ここで、第１積層フィルタ１２ＲＣｙは略７５０ｎｍの半値波長を有し、第２積層フィルタ１２ＲＢは略８００ｎｍの半値波長を有している。それゆえ、演算部２１は、両者の差分である７５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域の光（赤外線）の強度値を求めることができる。また、演算部２１は、演算により求めた光の強度値を、赤外線の強度値として、出力部２２に送出する。

出力部２２は、演算部２１により算出された赤外線の強度値が予め設定された設定値以上の場合、検出信号を出力するものである。ここでは、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線が検出された場合に外部装置に検出信号を出力する。

（１−２．動作）
次に、本実施形態に係る光センサ５の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。

始めに、対象物から放射される光の一部が入射光として検出部１０に入射する。

入射光は、マイクロレンズ１５により集光され、フィルタ１４を透過して受光素子１２に到達する。ここで、フィルタ１４として、赤フィルタ１４Ｒとシアンフィルタ１４Ｃｙとを積層した第１積層フィルタと、赤フィルタ１４Ｒと青フィルタ１４Ｂとを積層した第２積層フィルタとが形成されており、シアン受光素子１２Ｃｙと青受光素子１２Ｂとのそれぞれにおいて、光が検出される（ステップＳ１）。

シアン受光素子１２Ｃｙおよび青受光素子１２Ｂに到達した光は電気信号に変換されて、演算部２１に送出される。

その後、演算部２１により、第１積層フィルタを透過した光の強度値と、第２積層フィルタを透過した光の強度値とが引き算処理される（ステップＳ２）。すなわち、以下に示す演算により、光センサ５により検出される光の強度値が求められる。

光センサ５の検出光の強度値
＝ 第１積層フィルタ（Ｃｙ＋Ｒｅｄ）の検出光の強度値
−第２積層フィルタ（Ｒｅｄ＋Ｂｌｕｅ）の検出光の強度値
そして、光センサ５の検出光の強度値が設定値以上である場合、第１積層フィルタと第２積層フィルタとの差に対応する波長領域の光が検出されたとして、検出信号を外部装置に出力する（ステップＳ３−Ｙｅｓ，Ｓ４）。一方、光センサ５の検出光の強度値が設定値未満である場合、検出信号を出力せずに処理を終了する（ステップＳ３−Ｎｏ）。

（１−３．効果）
以上説明したように、本実施形態に係る光センサ５は、赤色の有機顔料により各受光素子１２上に形成された赤フィルタ１４Ｒと、赤フィルタ１４Ｒより短波長域で入射光を透過するシアン色の有機顔料により選択的に赤フィルタ１４Ｒ上に形成されたシアンフィルタ（第１フィルタ）１４Ｃｙと、シアンフィルタ１４Ｃｙより短波長域で入射光を透過する青色の有機顔料により選択的に赤フィルタ１４Ｒ上に形成された青フィルタ（第２フィルタ）１４Ｂと、シアンフィルタ（第１フィルタ）１４Ｃｙと赤フィルタ１４Ｒとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値から、青フィルタ（第２フィルタ）１４Ｂと赤フィルタ１４Ｒとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値を引き算処理する演算手段とを備えた構成により、有機顔料を用いて赤外線透過フィルタを形成しているので、生産性の高い赤外線領域の光センサを提供できる。

また、光センサ５は、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタ１４Ｃｙ及び赤フィルタ１４Ｒと、青色の有機顔料からなる青フィルタ１４Ｂ及び赤フィルタ１４Ｒとのそれぞれを透過した光の電気信号を演算処理しているので、図６に示すような分光特性を有するフィルタを見かけ上具備していることになる。図６において、横軸と縦軸とはそれぞれ波長と透過率とを示しており、線ｃ１・ｃ２・ｃ３により、第１積層フィルタ・第２積層フィルタ・演算処理により求まる見かけ上のフィルタの分光特性がそれぞれ示される。すなわち、本実施形態に係る光センサ５は、略７２０ｎｍ〜略８５０ｎｍの波長領域の光を透過し、略７８０ｎｍの波長の光に対し透過率が略８２％のピーク値を有するフィルタと等価のフィルタを具備していることになる。このため、光センサ５は、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線を検出することができる。

また、受光素子１２に光を集光するためのマイクロレンズ１５をフィルタ１４上に形成しているので、フィルタ１４を薄くすることができ、小型の光センサ５を提供することができる。例えば、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の受光素子の開口率は通常２０〜４０％と低い。これに対し、本実施形態に係る検出部１０によれば、マイクロレンズ１５と受光素子１２との距離を短くすることができる。それゆえ、入射光の取り込み角度を大きくすることができ、光センサ５の感度を上げることができる。

なお、マイクロレンズ１５は、フェノール系・ポリスチレン系・アクリル系などの樹脂を用いることができるが、耐熱性などの観点からポリスチレン系、望むらくはアクリル系が好ましい。低屈折率の透明樹脂、例えば、フッ素含有アクリル樹脂なども好ましい。マイクロレンズ１５上に反射防止膜や低屈折率の樹脂膜を積層する構成では、マイクロレンズ１５の材料を窒化シリコンや酸窒化シリコンなどによるマイクロレンズとしてもよい。

また、本実施形態に係る平坦化層１３は、紫外線吸収剤としてクマリン系の染料を染料濃度で５％含有したアクリル樹脂により形成されている。それゆえ、平坦化層１３の分光特性を、３６５ｎｍ〜４２０ｎｍの波長の光に対して透過率が５０％となる点を有し、かつ４５０ｎｍ以上の波長の光に対して９０％以上の透過率となるようにすることができる。この場合、フォトリソグラフィ法でフィルタ１４をパターン露光する際の基板１１からのハレーションの影響を平坦化層１３に吸収させることでき、フィルタ１４の画素太りを抑えることができる。

（変形例）
なお、本実施形態の光センサ５においては、赤フィルタ１４Ｒ上にシアンフィルタ１４Ｃｙまたは青フィルタ１４Ｂを形成しているが、図７に示すように、シアンフィルタ１４Ｃｙまたは青フィルタ１４Ｂの上に赤フィルタ１４Ｒを形成しても同様の効果が得られる。

また、本実施形態の光センサ５においては、赤フィルタ１４Ｒ上にシアンフィルタ１４Ｃｙまたは青フィルタ１４Ｂを形成しているが、赤色の有機顔料とシアン色の有機顔料とを混ぜて第１積層フィルタを形成してもよく、赤色の有機顔料と青色の有機顔料とを混ぜて第２積層フィルタを形成してもよい。ただし、有機顔料を混合すると可視光を透過しなくなり、パターン露光時のアライメントが難しくなるので、生産性が低下するおそれがある。それゆえ、アライメントの観点からすれば、有機顔料を混合したフィルタよりも有機顔料フィルタを積層したものの方が望ましい。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態では、第1の実施形態に係る検出部１０のフィルタの製造方法について、図８および図９の工程図を用いて説明する。

まず、受光素子１２（図８において１２Ｃｙ・１２Ｂ）が形成された基板１１に、平坦化層１３を形成する。ここでは、クマリン系の染料を染料濃度で５％含有したアクリル樹脂の塗布液を、２０００ｒｐｍの回転数でスピンコートした後、１８０℃以上の熱処理で硬膜することにより、膜厚０．１μmの平坦化層１３を形成する（図８（Ａ））。

次に、平坦化層１３の上に約１．５μｍ膜厚の赤色樹脂層ＲＬを形成する。赤色樹脂層ＲＬは、例えば、C.I. Pigment Red 177とC.I. Pigment Yellow 139などの有機顔料を添加した感光性樹脂層である。そして、この赤色樹脂層ＲＬをパターン露光する。ここでは、露光された部分が光化学反応を起こし、アルカリ不溶となる。その後、アルカリ溶液などの現像液を用いて光が照射されていない部分を除去し、赤フィルタ１４Ｒを形成する（図８（Ｂ））。

続いて、赤フィルタ１４Ｒ上に約１．５μｍ膜厚の青色樹脂層ＢＬを形成する。青色樹脂層ＢＬは、例えば、C.I. Pigment Blue 15:6やC.I. Pigment Violet 23等の有機顔料を添加した感光性樹脂層である。そして、この青色樹脂層ＢＬを、マスクＭを用いてパターン露光する（図８（Ｃ））。ここでは、露光された部分が光化学反応を起こし、アルカリ不溶となる。その後、アルカリ溶液などの現像液を用いて光が照射されていない部分を除去して、青フィルタ１４Ｂを形成する（図８（Ｄ））。

また、同様のフォトリソグラフィプロセスにより、C.I. Pigment Blue 15:3等の有機顔料を用いて、約１．５μｍ膜厚のシアンフィルタ１４Ｃｙを形成する（図９（Ａ））。

このようにして、赤フィルタ１４Ｒ・青フィルタ１４Ｂ・シアンフィルタ１４Ｃｙを形成した後に、約２μｍ膜厚の透明樹脂層ＷＬを形成する。透明樹脂層ＷＬは、平坦化層１３と同じ材質である。

さらに、透明樹脂層ＷＬの上にフェノール樹脂層１６を形成する（図９（Ｂ））。フェノール樹脂層１６は、後述するドライエッチングの際、エッチングレートを制御し、所望する形状のマイクロレンズ１５を得るために形成する。なお、フェノール樹脂層１６は、熱フローによりレンズ母型１７Ｍを形成する際、熱フローの制御の役割を果たす。

続いて、フェノール樹脂層１６の上に感光性樹脂層１７を形成する。感光性樹脂層１７は、例えば、アルカリ可溶性・感光性・熱フロー性を持つアルカリ樹脂により形成することができる。

次に、感光性樹脂層１７をフォトリソグラフィのプロセスにて矩形のパターンにする。それから、熱処理により矩形状パターンを溶融しながら硬化させたのち、冷却させる。これにより、溶融時の樹脂の表面張力により、半球状となったレンズ母型１７Ｍを形成することができる（図９（Ｃ））。

続いて、レンズ母型１７Ｍをマスクとしてドライエッチング処理する。これにより、レンズ母型１７Ｍの形状がフェノール樹脂層１６を介して感光性樹脂層１７に転写され、マイクロレンズ１５が形成される（図９（Ｄ））。

なお、マイクロレンズの開口率を上げ、また、マイクロレンズの形状を良くし、レンズ表面のあれを防止するため、レンズ母型１７Ｍのエッチングレートはフェノール樹脂１６のエッチングレートより高くし、透明樹脂層ＷＬのエッチングレートは、フェノール樹脂層１６のエッチングレートより高くするか、同等するのが望ましい。

以上説明した方法により、検出部１０のフィルタを製造することができる。

すなわち、本実施形態に係るフィルタ製造方法によれば、基板１１に形成されたシアン受光素子１２Ｃｙ（第１受光素子）および青受光素子１２Ｂ（第２受光素子）と、シアン受光素子１２Ｃｙから得られた強度値と、青受光素子１２Ｂから得られた強度値とを引き算処理する演算部２１とを備えた光センサ５に用いられるフィルタであって、シアン受光素子１２Ｃｙ上に順次積層される赤フィルタ１２Ｒおよびシアンフィルタ１２Ｃｙと、青受光素子１２Ｂ上に順次積層される赤フィルタ１２Ｒおよび青フィルタ１２Ｂとを備えたフィルタを製造することができる。

また、本実施形態に係るフィルタ製造方法では、赤・シアン・青の有機顔料を用いているので、略７５０ｎｍ〜略８００ｎｍの波長領域の赤外線を検出するフィルタを製造することができる。

また、本実施形態に係るフィルタ製造方法では、有機顔料を用いてフィルタを製造しているので、真空蒸着装置を用いる必要が無い。そのため、無機フィルタの製造に比して、生産性の高めることができる。具体的には、フォトリソグラフィにより赤外線透過フィルタを形成するので、真空蒸着するのに比べて安価に製造できる。

さらに、本実施形態に係るフィルタ製造方法では、有機顔料を用いてフィルタを製造しているので、分光異常が発生した場合でもリワークが可能であり、高価なデバイスを無駄にしてしまうことがない。また、無機フィルタと比して、欠陥が少なく、光の入射角による分光シフトも少ない。

（比較例）
本実施形態に係る検出部１０のフィルタ（有機顔料フィルタ）と無機フィルタ５０との比較例を示す。

図１０は無機フィルタ５０の断面の構成を示す図である。ここでは、無機フィルタ５０は、真空蒸着によりシリコンウエハ上にＴｉＯ_２を１層目として、その上にＳｉＯ_２とＴｉＯ_２とを交互に７０層重ねて形成した。また、膜厚の合計が４．０μｍとなるようにした。なお、ＴｉＯ_２成膜時はガス圧１．５×１０^−２，温度３４０℃とし、ＳｉＯ_２成膜時はガス圧１．４×１０^−３，温度３４０℃として形成した。

上述の手順により無機フィルタ５０を形成すると、略７６０ｎｍ〜略８１０ｎｍの波長領域の光を透過し、略７８０ｎｍの波長の光に対し透過率が略９０％のピーク値を示すものが得られた。

この無機フィルタ５０と、本実施形態に係る有機顔料フィルタとの分光特性を図１１に示すと、それぞれ線ｄ１・ｄ２のように示される。この結果、本実施形態に係る有機顔料フィルタは、無機フィルタと同程度の分光感度が得られることがわかる。

また、無機フィルタ５０の分光特性の入射角依存性は図１２のように示される。図１２において、線ｅ１・ｅ２・ｅ３はそれぞれ、入射光の角度が０度・１５度・２５度のときのものを示している。このように、無機フィルタ５０では入射角依存により分光がシフトする。そのため、入射光の角度によっては、光を検出できない場合が生じる。これに比して、有機顔料フィルタでは入射光の角度による分光シフトが少ないので、入射光の角度に依存せずに光を検出できる。

なお、分光の測定は、以下のようにして行なった。

まず、受光素子１２上の各フィルタ１４の膜厚および透明樹脂の膜厚（平坦化層１３および透明樹脂層ＷＬ）を測定する。なお、透明樹脂については、Ｓｉ基板上に膜を形成し、その膜厚を接触式の膜厚計（Sloan社製DektakIIA）で測定する。

そして、測定した膜厚と同じ膜厚の透明樹脂およびフィルタ１４をガラス基板上に形成し、分光光度計（日立製作所製U-3400 spectrophotometer）によって分光を測定する。このとき、ガラス基板のみ（フィルタや透明樹脂がないもの）の値をリファレンスとして、フィルタや透明樹脂がある場合の分光特性を測定する。また、透過率の値は、屈折率１．５の透明ガラスを１００％としている。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る光センサ５の構成を示す模式図である。 同実施形態に係る光センサ５のＩ−Ｉ’断面の構成を示す図である。 同実施形態に係る第１積層フィルタの分光特性を示す図である。 同実施形態に係る第２積層フィルタの分光特性を示す図である。 同実施形態に係る光センサ５の動作を説明するためのフローチャートである。 同実施形態に係る光センサ５が見かけ上具備するフィルタの分光特性を示す図である。 同実施形態に係るフィルタの変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る検出部１０の製造方法を説明するための工程図である。 同実施形態に係る検出部１０の製造方法を説明するための工程図である。 同実施形態の比較例に係る無機フィルタ５０の断面の構成を示す図である。 同実施形態のフィルタ１４と無機フィルタ５０との分光特性を示す図である。 同実施形態の比較例に係る無機フィルタ５０の入射角依存性を示す図である。

符号の説明

５・・・光センサ、１０・・・検出部、１１・・・基板、１２・・・受光素子、
１２Ｃｙ・・・シアン受光素子、１２Ｂ・・・青受光素子、１３・・・平坦化層、
１４・・・フィルタ、１４Ｒ・・・赤フィルタ、１４Ｃｙ・・・シアンフィルタ、
１４Ｂ・・・青フィルタ、１５・・・マイクロレンズ、２０・・・信号処理部、
２１・・・演算部、２２・・・出力部、５０・・・無機フィルタ。

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板に形成され、受光した入射光の強度値を得るための複数の受光素子と、
   前記各受光素子上に、赤色の有機顔料により形成された赤フィルタと、
   前記赤フィルタ上に、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過する第１の有機顔料により選択的に形成された第１フィルタと、
   前記第１フィルタが形成された位置とは異なる前記赤フィルタ上の位置に、該第１フィルタより短波長域で入射光を透過する第２の有機顔料により選択的に形成された第２フィルタと、
   前記第１フィルタと前記赤フィルタとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値から、前記第２フィルタと前記赤フィルタとを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値を引き算処理する演算手段と
   を備えたことを特徴とする光センサ。
2. 請求項１に記載の光センサにおいて、
   前記第１フィルタは、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタであり、
   前記第２フィルタは、青色の有機顔料からなる青フィルタである
   ことを特徴とする光センサ。
3. 基板と、
   前記基板に形成され、受光した入射光の強度値を得るための複数の受光素子と、
   前記受光素子上に、赤色の有機顔料により選択的に形成された赤フィルタと、
   前記赤フィルタが形成された位置とは異なる前記受光素子上の位置に、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過するシアン色の有機顔料により選択的に形成されたシアンフィルタと、
   前記赤フィルタおよび前記シアンフィルタが形成された位置とは異なる前記受光素子上の位置に、前記シアンフィルタより短波長域で入射光を透過する青色の有機顔料により選択的に形成された青フィルタと、
   前記赤フィルタ、前記シアンフィルタ、前記青フィルタのそれぞれを透過した入射光を受光する受光素子から得られた強度値に基づいて、赤外線領域の光の強度値を求める演算手段と
   を備えたことを特徴とする光センサ。
4. 基板に形成された第１受光素子および第２受光素子と、
   前記第１受光素子から得られた強度値と、前記第２受光素子から得られた強度値とを引き算処理する演算手段と
   を備えた光センサに用いられるフィルタであって、
   前記第１受光素子上に順次積層される、赤色の有機顔料からなる赤フィルタおよびシアン色の有機顔料からなるシアンフィルタと、
   前記第２受光素子上に順次積層される、赤色の有機顔料からなる赤フィルタおよび青色の有機顔料からなる青フィルタと
   を備えたことを特徴とするフィルタ。
5. 基板に形成された複数の受光素子上に、赤色の有機顔料からなる赤フィルタを形成する赤フィルタ形成工程と、
   前記赤フィルタ上に、該赤フィルタより短波長域で入射光を透過する第１の有機顔料からなる第１フィルタを選択的に形成する第１フィルタ形成工程と、
   前記第１フィルタが形成される位置とは異なる赤フィルタ上の位置に、該第１フィルタより短波長域で入射光を透過する第２の有機顔料からなる第２フィルタを選択的に形成する第２フィルタ形成工程と
   を備えたことを特徴とするフィルタ製造方法。
6. 請求項５に記載のフィルタ製造方法において、
   前記第１フィルタは、シアン色の有機顔料からなるシアンフィルタであり、
   前記第２フィルタは、青色の有機顔料からなる青フィルタである
   ことを特徴とするフィルタ製造方法。

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