JP2016161800A - マイクロレンズモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズ間を確実に接着して接着剤のはみ出すことのない、薄く焦点距離の短いレンズモジュールを提供する。【解決手段】透明基板３上に、半凸レンズ８と、透明基板３の周辺部に溝を有する支持部６とが形成された二枚のレンズモジュール基板１００を、半凸レンズ８がお互いに向き合うよう重ねられ、溝部に接着剤９が設けられ、支持部６で二枚のレンズモジュール基板１００を接着し、さらに半凸レンズが、複数の半凸レンズよりなることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子に利用されるマイクロレンズモジュールに関する。

ビデオカメラ、ディジタルカメラ、携帯電話などに用いられる撮像素子は高画素化が求められている。画素が微細となると、画素を構成するＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなる受光素子も微細となる。微細な受光素子への集光効率を高めるため、広くマイクロレンズが利用されている。これは、画素への入射光を効率よくマイクロレンズにより集光して、受光素子に入射させ、受光感度を向上させるためである。

このようなマイクロレンズは、一般に次のような方法で製造される。まずひとつには、金型を用いる方法で、金型に液状のガラス材料や樹脂を流し込み、製造する（例えば、特許文献１）。

また、３次元形状作成用濃度分布マスクを用いた感光性材料へのパターン露光および現像により、基板上に三次元構造の感光性材料パターンを形成する方法、又は、その感光性材料パターンを基板に彫り写すことにより３次元構造の表面形状をもつ物品を製造する方法が用いられている（例えば、特許文献２）。

マイクロレンズは、以上のような製造工程で、基板に多面付けされた状態で製造されマイクロレンズモジュールとし、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等からなる受光素子が多面付けして形成されたシリコンウェハーを貼り合わせる。その後に個別に切断、分割して撮像素子としている（例えば、特許文献５）。

また、多面付けされたマイクロレンズモジュールを２枚製造し、これらをマイクロレンズの凸部の向きを揃え基板間を接着剤で貼り付け、受光素子の形成されたシリコンウェハーに接着剤で張り合わせて、撮像素子を製造する技術も開示されている（特許文献５）。

このようにして作成されたマイクロレンズモジュールを切断、分割するために、切断部分では接着剤を避けるように、接着剤を各基板にスクリーンプリントなどで塗布している（特許文献５）。

特許第３９２６３８０号公報 特開２００２−２４４２７３号公報 特開２００９−２３６９３５号公報 特開２０１０−０５４５２３号公報 特開２００９−０８６０９２号公報

このようにして多面付けされたマイクロレンズモジュールの基板間とウェハーに接着剤を塗布して、２枚のマイクロレンズ間、及びウェハーを貼り付けた場合、接着剤が塗布部をはみ出し、切断時に切断不良やマイクロレンズを汚染する恐れがある。

本発明は、このような問題点を解決するもので、マイクロレンズ間を確実に接着して接着剤のはみ出すことのないマイクロレンズモジュールを提供することを課題とする。

さらに、薄く焦点距離の短いレンズモジュールを提供する。

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、
透明基板上に、半凸レンズと、透明基板の周辺部に溝を有する支持部とが形成された二枚のレンズモジュール基板を、半凸レンズがお互いに向き合うよう重ねられ、溝部に接着剤が設けられ、支持部で二枚のレンズモジュール基板を接着したことを特徴とするマイクロレンズモジュールとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、
半凸レンズが、複数の半凸レンズよりなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズモジュールとしたものである。

本発明の請求項３の発明は、
基板上に、半凸レンズを形成するための濃淡パターンと、溝を有する支持部を形成するためのパターンとが形成されたフォトマスクを用意するフォトマスク工程と、
透明基板上にフォトレジストを塗布、形成する成膜工程と、
フォトマスクを介してフォトレジストを露光し現像し、レンズモジュール基板を形成し、この基板を二枚用意するレンズモジュール基板工程と、
溝部に接着剤を充填する接着剤工程と、
二枚のレンズジュール基板を半凸レンズがお互いに向き合うよう重ねられ、溝部を合わせ、支持部で接着、支持してマイクロレンズモジュールを形成するレンズモジュール工程と、
からなることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロレンズモジュール製造方法としたものである。

本発明の請求項４の発明は、
基板上に、半凸レンズを形成するための濃淡パターンと、溝を有する支持部を形成するためのパターンとが形成されたフォトマスクを用意するフォトマスク工程と、
透明基板上にレンズ材膜とフォトレジストを順次形成する成膜工程と、
フォトマスクを介してフォトレジストを露光し現像し、レジストパターンを形成するレジストパターン工程と、
レジストパターンをマスクとし、レンズ膜材料をエッチングしてレンズモジュール基板を形成し、この基板を二枚用意するレンズモジュール基板工程と、
形成したレンズジュール基板の溝部に接着剤を充填する接着剤工程と、
二枚のレンズモジュール基板を半凸レンズがお互いに向き合うよう重ね、溝部を合わせ、支持部で接着、支持してマイクロレンズモジュールを形成するレンズモジュール工程と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロレンズモジュール製造方法としたものである。

本発明の請求項５の発明は、
フォトマスクが、複数の半凸レンズを形成するための濃淡パターンが形成されたことを特徴とする請求項３または４に記載のマイクロレンズモジュール製造方法としたものである。

本発明のマイクロレンズモジュールは以上のような構成であって、透明基板の周辺部に設けられた溝部に接着剤が設けられ、支持部で二枚のレンズモジュール基板を接着しているので、マイクロレンズ間を確実に接着して接着剤のはみ出すことのないマイクロレンズモジュールとすることができる。

さらに、半凸レンズがお互いに向き合うよう重ねられ、また、濃淡マスクを用いて半凸レンズを形成することで、薄く焦点距離の短いレンズモジュールとすることができる。

本発明のマイクロレンズモジュールの実施形態例を断面で示した説明図である。 本発明のマイクロレンズモジュールの製造方法の第一の実施形態を断面で示した説明図である。 本発明のマイクロレンズモジュールの製造方法の第二の実施形態を断面で示した説明図である。

本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明のマイクロレンズモジュールの実施形態例を断面で示した説明図である。図１（ａ）はレンズが１つの場合で、第一の実施形態、図１（ｂ）はレンズが複数の場合で、第二の実施形態の説明図である。

図１（ａ）で、第一の実施形態のマイクロレンズモジュール１０は、透明基板３上に、半凸レンズ８と、透明基板３の周辺部に溝を有する支持部６とが形成された二枚のレンズモジュール基板１００を、半凸レンズ８がお互いに向き合うよう重ねられ、溝部に接着剤９が設けられ、支持部６で二枚のレンズモジュール基板１００を接着した構成である。

図１（ｂ）で、第二の実施形態のマイクロレンズモジュール２０は、透明基板２３上に、複数の半凸レンズ２８と、透明基板２３の周辺部に溝を有する支持部２６とが形成された二枚のレンズモジュール基板２００を、複数の半凸レンズ２８がお互いに向き合うよう重ねられ、溝部に接着剤２９が設けられ、支持部２６で二枚のレンズモジュール基板２００を接着した構成である。

このように、本発明では、レンズモジュール基板の周辺に設けた溝部に接着剤を設け、二枚のレンズモジュール基板で張り合わせているので、マイクロレンズ間を確実に接着して接着剤のはみ出すことのないマイクロレンズモジュールとすることができる。

また、マイクロレンズモジュールは、半凸レンズ８がお互いに向き合うよう重ねられ、支持部６で二枚のレンズモジュール基板１００を接着した構成であることから、さらに同様のマイクロレンズモジュールを積層することが出来る。このため、複数種のレンズ機能が組み合わされたレンズシートを得るうえで、好適な構成のマイクロモジュールである。

実際のマイクロレンズモジュールとしては、カラー表示などに利用するため、図１（ｂ）で示した第二の実施形態が広く利用される。

つぎに、このようマイクロレンズモジュールの製造方法について図２、図３を用いて説明する。

図２は、製造方法の第一の実施形態を断面で示した説明図である。
（１）基板上に、半凸レンズ８を形成するための濃淡パターンと、溝７を有する支持部６を形成するための濃淡パターンと、が形成されたフォトマスク５を用意する。溝を透明基板まで形成する場合は、濃淡を白黒パターンとしてもよい。
（２）別途、透明基板３上にフォトレジスト２を塗布、形成する（図２（ａ））。
（３）つぎに、用意したフォトマスク５を介してフォトレジスト２を露光し（図２（ｂ））、現像し（図２（ｃ））レンズモジュール基板１００を形成する。このとき、半凸レンズ８と溝７と支持部６とがフォトレジストに形成される。このレンズモジュール基板１００を二つ形成する。
（４）各レンズモジュール基板１００の溝部７に接着剤９を充填する（図２（ｄ））。
（５）二枚のレンズジュール基板１００を半凸レンズ８がお互いに向き合うよう重ね、溝部７を合わせ、支持部６で接着、支持してマイクロレンズモジュールを形成する（図（２ｅ））。

このように製造することによって、マイクロレンズ間を確実に接着して接着剤のはみ出すことのないマイクロレンズモジュールを得ることができる。

なお、本実施形態では、半凸レンズを形成する材料がフォトレジストであるが、これを別の樹脂などのレンズ材料を用いて製造することができる。

このような、製造方法について図３を用いて説明する。図３は製造方法の第二の実施形態を断面で示した説明図である。
（１）製造方法の第一の実施形態と同様に、基板上に、半凸レンズ８０を形成するための濃淡パターンと、溝７０を有する支持部６０を形成するための濃淡パターンとが形成されたフォトマスク５を用意する。また、溝７０を透明基板まで形成する場合は、濃淡を白黒パターンとしてもよい。
（２）別途、透明基板３上にレンズ材膜４とフォトレジスト２を順次形成する（図３（ａ））。
（３）つぎに、用意したフォトマスク５を介してフォトレジスト２を露光し（図３（ｂ））、現像し（図３（ｃ））、レジストパターンを形成する。このとき、パターンとして、半凸レンズに対応するパターン８１と溝に対応するパターン７１と支持部に対応するパターン６１とがフォトレジストに形成される。
（４）つぎに、このレジストパターンをマスクとし、レンズ膜材料４をエッチングしてパターンを彫り写し、レンズモジュール基板１３０を形成する。ここでレンズ膜材料４からなる半凸レンズ８０と溝７０と支持部６０とが形成される（図３（ｄ））。このレンズモジュール基板１３０を二枚用意する。
（５）形成したレンズジュール基板の溝部７に接着剤９を充填する（図３（ｅ））。
（６）二枚のレンズモジュール基板１３０を半凸レンズ８０がお互いに向き合うよう重ね、溝部７０を合わせ、支持部６０で接着、支持してマイクロレンズモジュールを形成する。

このように、グレースケールマスクを利用してフォトリソ方法で作成した２枚のレンズを向かい合わせて重ねることで、薄いマイクロレンズモジュールを製造できる。

製造方法の第一の実施形態では、半凸レンズを、レジストを硬化したものとしている。このため、レンズが長焦点となる。しかし、製造方法の第二の実施形態では、マイクロレンズモジュールの半凸レンズの材料をフォトレジストではなく、別のレンズ膜材料を用いるので、屈折率を大きく出来、短焦点化ができる。収差補正の点でも好ましい。

なお、製造方法の実施形態では、図面で一つの半凸レンズしか示していないが、使用するフォトマスクに、一つの半凸レンズに対応するパターンを拡張して、複数の半凸レンズに対応するパターンを形成し、それを用いることで、複数の半凸レンズを有するマイクロレンズモジュールを製造できる（マイクロレンズモジュールの実施形態２（図１（ｂ））。

本発明のレンズモジュールは従来の材料を用いて製造できる。半凸レンズを形成するフォトレジストとしては、ポジ型感光性レンズ材料としてアクリル系樹脂やフェノール系樹脂やスチレン系樹脂を主体とすることが出来る。このような感光性レンズ材料では、ＪＳＲ株式会社から品番号ＭＦＲ４０１−Ｍの名称で販売されているものが例示される。

また、半凸レンズ材料としては、マスクにより成形（エッチバック）される非フォトポリマの樹脂として、フェノール系樹脂，スチレン系樹脂，アクリル系樹脂などの合成樹脂が例示される。

１０・・・マイクロレンズモジュール
２０・・・マイクロレンズモジュール
３０・・・マイクロレンズモジュール
１００・・・マイクロレンズモジュール基板
１３０・・・マイクロレンズモジュール基板
２００・・・マイクロレンズモジュール基板
２・・・フォトレジスト
３・・・透明基板
４・・・レンズ材膜
５・・・フォトマスク
６・・・支持部
７・・・溝
８・・・半凸レンズ
９・・・接着剤
２３・・・透明基板
２６・・・支持部
２８・・・半凸レンズ
２９・・・接着剤
６０・・・支持部対応のレジストパターン
６１・・・支持部
７０・・・溝対応のレジストパターン
７１・・・溝
８０・・・半凸レンズ対応のレジストパターン
８１・・・半凸レンズ

Claims (5)

1. 透明基板上に、半凸レンズと、透明基板の周辺部に溝を有する支持部とが形成された二枚のレンズモジュール基板を、半凸レンズがお互いに向き合うよう重ねられ、溝部に接着剤が設けられ、支持部で二枚のレンズモジュール基板を接着したことを特徴とするマイクロレンズモジュール。
2. 半凸レンズが、複数の半凸レンズよりなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズモジュール。
3. 基板上に、半凸レンズを形成するための濃淡パターンと、溝を有する支持部を形成するためのパターンとが形成されたフォトマスクを用意するフォトマスク工程と、
   透明基板上にフォトレジストを塗布、形成する成膜工程と、
   フォトマスクを介してフォトレジストを露光し現像し、レンズモジュール基板を形成し、この基板を二枚用意するレンズモジュール基板工程と、
   溝部に接着剤を充填する接着剤工程と、
   二枚のレンズジュール基板を半凸レンズがお互いに向き合うよう重ねられ、溝部を合わせ、支持部で接着、支持してマイクロレンズモジュールを形成するレンズモジュール工程と、
   からなることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロレンズモジュール製造方法。
4. 基板上に、半凸レンズを形成するための濃淡パターンと、溝を有する支持部を形成するためのパターンとが形成されたフォトマスクを用意するフォトマスク工程と、
   透明基板上にレンズ材膜とフォトレジストを順次形成する成膜工程と、
   フォトマスクを介してフォトレジストを露光し現像し、レジストパターンを形成するレジストパターン工程と、
   レジストパターンをマスクとし、レンズ膜材料をエッチングしてレンズモジュール基板を形成し、この基板を二枚用意するレンズモジュール基板工程と、
   形成したレンズジュール基板の溝部に接着剤を充填する接着剤工程と、
   二枚のレンズモジュール基板を半凸レンズがお互いに向き合うよう重ね、溝部を合わせ、支持部で接着、支持してマイクロレンズモジュールを形成するレンズモジュール工程と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロレンズモジュール製造方法。
5. フォトマスクが、複数の半凸レンズを形成するための濃淡パターンが形成されたことを特徴とする請求項３または４に記載のマイクロレンズモジュール製造方法。