JP2010103490A - 光学素子、光学素子ウエハ、光学素子ウエハモジュール、光学素子モジュール、光学素子モジュールの製造方法、電子素子ウエハモジュール、電子素子モジュールの製造方法、電子素子モジュールおよび電子情報機器 - Google Patents

光学素子、光学素子ウエハ、光学素子ウエハモジュール、光学素子モジュール、光学素子モジュールの製造方法、電子素子ウエハモジュール、電子素子モジュールの製造方法、電子素子モジュールおよび電子情報機器 Download PDF

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Abstract

【課題】光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面を綺麗に保つ。
【解決手段】撮像素子2側とは反対側の第1レンズ61の凸レンズ面の中央部の高い位置よりも高い位置に、凸レンズ面の外周側のこば部分の環状トップ平坦面(環状の突出部61aの平坦面)を設けている。従来は、凸レンズ面同士で切断保持テープ9に剥がれる方向に力がかかるが、本願明細書では、こば部分のトップ平坦面(環状の突出部61aの平坦面)で切断保持テープ9を貼り付けて受けているので、切断保持テープ9に応力がかかることはなく、切断保持テープ9は剥がれ難く、凸レンズ面に切断保持テープ9の糊も付かず、切削水が切断保持テープ9内に入って凸レンズ面を汚すこともない。
【選択図】図1

Description

本発明は、レンズや光学機能素子などが設けられた光学素子に関する。本発明は、複数のレンズや複数の光学機能素子などの複数の光学素子がウエハ状に設けられた光学素子ウエハに関する。本発明は、この光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュールに関する。本発明は、この光学素子ウエハまたは光学素子ウエハモジュールを切断した光学素子モジュールおよびその製造方法に関する。本発明は、この光学素子ウエハまたは光学素子ウエハモジュールを電子素子ウエハとモジュール化する電子素子ウエハモジュールに関する。本発明は、この電子素子ウエハモジュールを一括切断したり、この光学素子または光学素子モジュールを電子素子とモジュール化して電子素子モジュールを作製する電子素子モジュールの製造方法に関する。本発明は、この電子素子モジュールの製造方法によって作製した電子素子モジュールに関する。本発明は、この電子素子モジュールを用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置およびテレビジョン電話装置などの電子情報機器に関する。
撮像素子とその上の集光用のレンズ素子とを有する従来の光学機器として、カメラ付き携帯電話装置や携帯端末装置(PDA)などにおいて、更なる小型化や低コスト化が強く求められている。
上記要求に応えるべく、特許文献1には、入射光を光電変換して撮像する撮像素子とその上の集光用のレンズ素子とをウェハレベルで形成・接合して電子素子ウエハモジュールとしての撮像素子ウエハモジュールとしてモジュール化した後に、モジュール化した撮像素子ウエハモジュールを一括切断により個片化して撮像素子モジュールを得る方法が提案されている。この本方法によると、中央部分に撮像素子を有する半導体ウェハ上にスペーサを介して透明基板が接着され、その透明基板上に密着するように集光用のレンズ素子としての凸型レンズが形成されている。これについて、図17を用いて詳細に説明する。
図17は、従来の撮像素子ウエハモジュールの一構成例を示す一括切断時の要部縦断面図である。
図17において、従来の撮像素子ウエハモジュール100は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子101がマトリクス状に複数配置された撮像素子ウエハ102と、この撮像素子ウエハ102上の撮像素子101間上に形成された樹脂接着層103と、撮像素子ウエハ102上を覆い、樹脂接着層103上に接着固定された透明基板104と、透明基板104上に、複数の撮像素子101のそれぞれに対応するように設けられたレンズ素子105とを有している。ここでは、切断時に裏面側に貼り付ける切断保持テープ106をレンズ素子105の凸型レンズ面上に貼り付ける。この状態で、隣接した撮像素子101間のダイシングラインDLに沿って、撮像素子ウエハモジュール100を一括切断するようになっている。
特許文献1では、図18に示すように、カメラデバイス200は、撮像素子201上に微小スペーサプレート202を介してカバープレート203が設けられ、カバープレート203上に、撮像素子201の中心が、突出したレンズ204の光軸Cに対応するようにレンズプレート205が設けられている。この場合にも、切断時に裏面側に貼り付ける切断保持テープをレンズ204の凸型レンズ面上に貼り付けて、隣接した撮像素子201間のダイシングラインDLに沿って、カメラデバイス200に一括切断するようになっている。
また、特許文献2では、レンズ基板の複数のスルーホール中にそれぞれ、各レンズが形成さている事例が開示されている。このレンズウエハモジュールを複数層、撮像素子ウエハ上に積層してモジュール化することが考えられる。このモジュールを、図19を用いて示している。
図19は、特許文献2に開示されているレンズウエハであって、レンズ基板の複数のスルーホール中にレンズを設けたレンズウエハを複数層用いて、撮像素子ウエハ上にモジュール化した撮像素子ウエハモジュールを示す要部縦断面図である。
図19において、この撮像素子ウエハモジュール250は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子251がマトリクス状に複数配置された撮像素子ウエハ252上に、撮像素子251上方が取り除かれた樹脂接着層253を介して透明支持基板254が設けられている。この透明支持基板254上に、複数の撮像素子251のそれぞれに各レンズ位置が対応するように設けられたレンズウエハモジュール255が接着して設けられている。レンズの外周領域を埋め込むようにレンズ基板256が配設されたレンズウエハモジュール255は、ここでは、レンズウエハ255b上にレンズウエハ255aが接着材257により接着されて構成されている。また、レンズウエハ255aの表面側には、光学面Aが開放(開口)された遮光板258が、接着材257により接着されて設けれている。さらに、透明支持基板254とレンズウエハ255b間も接着材257により接着されている。この接着材257は、遮光板258およびレンズ基板256の開口部よりも外周側で、図20に示すように、図19の撮像素子ウエハモジュール250を上から見た場合に、中央円形状の光学面Aの外周側の正方形または矩形のダイシングラインDLよりも内側の各辺に沿った所定幅領域に配置されている。
なお、この撮像素子ウエハモジュール250は、図19では単位モジュール断面構造を示しているが、この単位モジュール断面構造が行列方向のマトリクス状に多数設けられている。この単位モジュール断面構造は、ダイシングラインDLに沿って個片化された後の撮像素子モジュールである。
特許文献3、4では、図21に示すように、赤外線通信用モジュール300は、赤外線放射素子301および赤外線検出素子302が設けられたベース基板303上を覆うようにカバー基板304が設けられている。カバー基板304には、赤外線放射素子301側からの出射光を平行光にして光ファイバ305に入射させるための凸レンズ部306と、光ファイバ307からの入射光を赤外線検出素子302側に集光させるための凸レンズ部308とが配設されている。
また、カバー基板304には、レンズ表面保護のために、ベース基板303とは反対側に各凸レンズ部306,308を囲み各凸レンズ部306,308の頂部よりも突出した保護壁部309が設けられている。この保護壁部309の先端上面を含む平面よりも、各凸レンズ部306,308の頂部がベース基板303側に位置している。これにより、この保護壁部309によって保護されて各凸レンズ部306,308に傷が付き難くく、製造歩留まりや信頼性の向上が図られる。
特開2004−63751号公報 特表2005−539276号公報 特開2007−225932号公報 特開2007−227676号公報
しかしながら、上記従来の特許文献1,2の構成では、切断時に、裏面側の最も表面上に凸レンズ表面が突出している。その突出した凸レンズ表面に、貼り付けられる切断保持テープの糊が付いてしまう虞がある。切断時に、ダイシングラインDLに沿って材料に刃が入っていくと、最後に切断保持テープに至り、突出した凸レンズ表面から貼り付けられた切断保持テープが剥がれる方向に切断保持テープに力が働いて、切断保持テープが浮いて、そこに切削水が入り込んでしまう。この切削水や切断保持テープの糊によって凸レンズ表面が汚してしまう。
即ち、上記従来の特許文献1の構成では、特許文献2の場合と同様に、ダイシングラインDLに沿って一括切断する切断工程において、切断保持テープ106を貼付けて一括切断している。この場合、切断方向と切断保持テープ106の剥がれる方向とが同じである。このため、凸型レンズ面への切断保持テープ106の貼付けが不安定になって、切断中に凸型レンズ面から切断保持テープ106が剥がれ易く、凸型レンズ面上に、切り屑により汚れた切削水が浸入して凸型レンズの表面を汚してしまう。また、切断保持テープ106の接着層の糊が凸型レンズ面に転写されて凸型レンズ面が汚れてしまうという危険性もある。さらに、凸型レンズ面が外部に突出しているため、図示はしていないが、切断保持テープ106または切断保護テープのない状態では、製造過程における搬送時などに凸型レンズ面に傷が付く危険性も高い。凸型レンズの表面に傷が付くとその傷をも撮像してしまうので、撮像不良になってしまう。
また、上記従来の特許文献3、4の構成では、凸レンズ部306,308の外周側の保護壁部309の先端上面が、凸レンズ部306,308の頂部よりも突出しているものの、切断保持テープを用いて切断保持テープの糊が凸レンズ部306,308の頂部に付かないことを念頭にしていない。このため、隣接する赤外線放射素子301および赤外線検出素子302などの複数素子の外周を大きく囲うように保護壁部309が設けれている。したがって、特許文献3、4の構成を本願発明に適用しても、対向する保護壁部309の距離が長く(間口が大きく)、切断保持テープを用いて切断保持テープの糊が凸レンズ部306,308の頂部に付いてしまう虞があるし、切断時に、切断保持テープを貼り付けても剥がれやすく切削水が、保護壁部309に囲まれた複数のレンズ表面側に侵入してしまう虞がある。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、製造プロセス過程において、光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面をより確実に綺麗に保つことができる光学素子ウエハ、この光学素子ウエハを個片化した光学素子、この光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュール、この光学素子ウエハモジュールを個片化した光学素子モジュール、この光学素子ウエハまたは光学素子ウエハモジュールを切断して光学素子モジュールを作製する光学素子モジュールの製造方法、この光学素子ウエハまたは光学素子ウエハモジュールを電子素子ウエハとモジュール化する電子素子ウエハモジュール、この電子素子ウエハモジュールを一括切断したり、この光学素子または光学素子モジュールを電子素子とモジュール化して電子素子モジュールを作製する電子素子モジュールの製造方法および、この電子素子モジュールの製造方法によって作製した電子素子モジュール、この電子素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
本発明の光学素子は、中央部に光学面が設けられ、該光学面の外周側に所定厚さを持つスペーサ部が設けられた光学素子であって、該スペーサ部の表面高さが、該光学面の表面高さよりも高く構成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の光学素子におけるスペーサ部は、前記光学面の一つ毎に設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子におけるスペーサ部は、前記光学面の外周端部から、該光学面領域を囲むように、該光学面の凸形状よりも突出した突出部または平坦部になっている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における突出部は、前記光学面の外周端部から、該光学面の凸形状よりも環状に突出しているかまたは、環状の一部として突出している。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子において、個片化切断時に、上方を覆うように前記スペーサ部上に保持テープを貼り付ける場合に、該保持テープが前記光学面に付着しないように、該スペーサ部の表面高さが、該光学面の表面高さよりも高く構成されている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における光学面およびこれよりも突出した突出部または平坦部は、表面および裏面のうちの少なくともいずれかの面に設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における環状の全部または一部の突出部は、そのトップ面が平坦面になっている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子におけるスペーサ部の表面高さと前記光学面の表面高さとの差は20μm〜100μmの範囲内である。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子において、前記スペーサ部の表面高さと前記光学面の表面高さとの差は、50μm±10μmである。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子において、前記光学面および前記スペーサ部は透明樹脂材料により一括成型されている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における光学面はレンズ面である。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における光学面は、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子面である。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における光学面が直径1mm±0.5mmの円形である。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子におけるスペーサ部の更に外周側に段差部を介して接着材配置用の底部が設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における透明樹脂材料の内部に、前記光学面に対応した箇所のみ貫通した貫通孔を有する支持板が配設されている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における支持板は、遮光性を有しており、前記貫通孔の外周部側は前記スペーサ部に対応し、該貫通孔の外周部側は、その更なる外周部側よりも厚さが厚く構成されている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子における支持板の更なる外周部には、樹脂成形時に樹脂材料を逃がすための貫通部または/および凹部が設けられている。
本発明の光学素子モジュールは、本発明の上記光学素子を複数積層した光学素子モジュールであって、最も上側および最も下側のうちの少なくとも最も上側の光学素子のスペーサ部は、その表面の高さが、当該光学素子の光学面の表面の高さよりも高く突出しているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおいて、前記複数の光学素子のうち、上側の光学素子と下側の光学素子のレンズ間隔は、該上側の光学素子のスペーサ部と、該下側の光学素子のスペーサ部の各平坦面が直に当接して規制されている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおいて、前記上側の光学素子のスペーサ部と、前記下側の光学素子のスペーサ部との各平坦面の更に外周側の底部によって囲まれた空間部分に接着材が配置されて、該上側の光学素子と該下側の光学素子とが接着されている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおける底部による空間部分は、前記接着材が接着時に上下の光学素子底部に挟まれて広がるのに十分なスペースを有している。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおける接着材は、前記光学面の外側で、ダイシングラインに沿った四角形の内側に所定幅で設けられており、該四角形状の接着材の角部または/および辺部に通気孔が設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおける光学面の外側で、ダイシングラインに沿った四角形の内側に所定幅で、樹脂硬化後も接着性が残るごみ取り用の接着材が更に設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおけるごみ取り用の接着材の一部または全部は、前記通気孔に内側で対向するように設けられている。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおける接着材は、遮光性を有している。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおいて、前記光学面以外の上面および、前記複数の光学素子の側面のうち少なくとも該上面を遮光する遮光ホルダを有する。
さらに、好ましくは、本発明の光学素子モジュールにおいて、本発明の上記光学素子の前記光学面以外の上面および側面のうち少なくとも該上面を遮光する遮光ホルダを有する。
さらに、本発明の光学素子ウエハは、本発明の上記光学素子を2次元状に複数個一括成形して配設したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
さらに、本発明の光学素子ウエハモジュールは、本発明の上記光学素子ウエハを前記光学面を一致させて複数積層したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
さらに、本発明の光学素子ウエハモジュールは、本発明の上記光学素子モジュールを2次元状に複数配設したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の光学素子モジュールの製造方法は、光学素子ウエハ、該光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュールまたは請求項30に記載の光学素子ウエハモジュールの表面側および裏面側のうちの少なくともいずれかに保持テープを貼り付る工程と、該光学素子ウエハまたは該光学素子ウエハモジュールをダイシングラインに沿って一括切断して個片化する切断工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子素子ウエハモジュールは、複数の電子素子が配設された電子素子ウエハと、該電子素子ウエハ上の所定領域に形成された樹脂接着層と、該電子素子ウエハ上を覆い、該樹脂接着層上に固定された透明支持基板と、該複数の電子素子のそれぞれに各光学素子が対応するように該透明支持基板上に接着された請求項28に記載の光学素子ウエハ、該光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュールまたは請求項30に記載の光学素子ウエハモジュールを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の電子素子ウエハモジュールにおける最も下側の光学素子ウエハと前記電子素子との間隔は、該最も下側の光学素子ウエハのスペーサ部と前記透明支持基板との各平坦面が直に当接して規制されている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子ウエハモジュールにおける最も下側の光学素子ウエハのスペーサ部の平坦面の更に外周側の底部と前記透明支持基板とによって囲まれた空間部分に接着材が配置されて、該最も下側の光学素子ウエハと該透明支持基板が接着されている。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子ウエハモジュールにおける底部による空間部分は、前記接着材が接着時に上下から挟まれて広がるのに十分なスペースを有している。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子ウエハモジュールにおける電子素子は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子である。
さらに、好ましくは、本発明の電子素子ウエハモジュールにおける電子素子は、出射光を発生させるための発光素子および入射光を受光するための受光素子である。
本発明の電子素子モジュールの製造方法は、本発明の上記電子素子ウエハモジュールにおける前記光学素子ウエハまたは前記光学素子ウエハモジュールの表面側に保持テープを貼り付る工程と、該電子素子ウエハモジュールを前記電子素子ウエハ側からダイシングラインに沿って一括切断して個片化する切断工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子素子モジュールの製造方法は、複数の電子素子が配設された電子素子ウエハ上を覆うように透明支持基板を樹脂接着層により接着固定して撮像素子ウエハユニットを作製する撮像素子ウエハユニット作製工程と、該撮像素子ウエハユニットを該電子素子ウエハ側からダイシングラインに沿って一括切断して撮像素子ユニットに個片化する切断工程と、本発明の上記光学素子モジュールの製造方法により製造された光学素子モジュールを、該撮像素子に光学素子が対応するように撮像素子ユニットに貼り付ける工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子素子モジュールは、本発明の上記電子素子ウエハモジュールから一または複数個毎に切断されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子情報機器は、本発明の上記電子素子ウエハモジュールから切断されて個片化された電子素子モジュールをセンサモジュールとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子情報機器は、本発明の上記電子素子ウエハモジュールから切断されて個片化された電子素子モジュールを情報記録再生部にに用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
本発明においては、一つの光学素子領域の外周側に設けられたスペーサ部の表面高さが、その中央部の光学素子領域(光学面)の表面高さよりも高く構成されている。これによって、製造プロセス過程において、切断時に保持テープが光学素子領域の表面に付かないようにすると共に、保持テープの剥がれを防いで、切削水によるレンズ光学面への汚染を防ぎ、光学特性の低下を抑止することが可能となって、光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面(光学面)を綺麗に保つことが可能となる。
以上により、本発明によれば、光学素子領域の外周側に設けられたスペーサ部の表面高さが、その中央部の光学素子領域の表面高さよりも高く構成されている。このため、製造プロセス過程において、切断時に保持テープが光学素子領域の表面に付かないようにすると共に、保持テープの剥がれを防ぐことができる。これによって、切断時の切削水によるレンズ光学面への汚染を防ぎ、光学特性の低下を抑止することができて、光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面を綺麗に保つことができる。しかも、従来の切断プロセスからの変更がないため、低コストである。
本発明の実施形態1に係る電子素子ウエハモジュールの構成例を示す要部縦断面図である。 図1の第1レンズ61の成形方法について説明するための要部縦断面図である。 (a)〜(c)は、第1レンズウエハおよび第2レンズウエハを撮像素子ウエハとモジュール化した後に個片化して撮像素子モジュールを作製する場合の各製造工程を示す要部縦断面図である。 (a)は、図1のレンズウエハモジュールの切断工程を示す要部縦断面図、(b)は、撮像素子モジュールの一体化工程を示す要部縦断面図である。 (a)〜(c)は、図1の第1レンズウエハおよび第2レンズウエハをそれぞれ切断して個片化した第1レンズおよび第2レンズをそれぞれ作製し、撮像素子ユニットを個片化してこれに第1レンズおよび第2レンズを一体化する場合の各製造工程を示す要部縦断面図である。 図1の撮像素子ウエハモジュールの変形例を示す要部縦断面図である。 (a)〜(c)は、図6のレンズウエハモジュールの第1レンズウエハの製造方法の各製造工程を示す要部縦断面図である。 本発明の実施形態2に係る電子素子ウエハモジュールの構成例を示す要部縦断面図である。 (a)〜(c)は、図8の接着材を外周全て囲わずに一部に通気孔を設ける場合の接着材配置構成の各事例を模式的に示す平面図である。 (a)〜(c)は、図8の接着材を外周全て囲わずに一部に通気孔を設ける場合の接着材配置構成の他の事例を模式的に示す平面図である。 (a)〜(c)は、図8の第1レンズウエハの成形方法の一例について説明するための要部縦断面図である。 (a)〜(c)は、図8の第1レンズウエハの成形方法の他の一例について説明するための要部縦断面図である。 (a)および(b)は、図8の第1レンズウエハの成形方法のさらに他の一例について説明するための要部縦断面図である。 (a)は、図5(c)の各レンズの変形例を示す縦断面図、(b)は、図4(b)のレンズモジュールの変形例を示す縦断面図、(c)は、図5(c)の第1レンズの上面図、(d)は、図14(a)の第1レンズの上面図、(e)は、図14(a)の第1レンズと遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図、(f)は、図14(b)のレンズモジュールの変形例と遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図である。 (a)は、図8の各レンズの変形例を示す縦断面図、(b)は、図8のレンズモジュールの変形例を示す縦断面図、(c)は、図8の第1レンズの上面図、(d)は、図15(a)の第1レンズの上面図、(e)は、図15(a)の第1レンズと遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図、(f)は、図15(b)のレンズモジュールの変形例と遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図、(g)は、遮光ホルダウエハ、第1レンズウエハおよび第2レンズウエハを積層したレンズウエハモジュールの要部構成例を示す縦断面図である。 本発明の実施形態4として、本発明の実施形態1、2のセンサモジュール、または本発明の実施形態3のレンズおよびレンズモジュールを用いたセンサモジュールを含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。 従来の撮像素子ウエハモジュールの一構成例を示す一括切断時の要部縦断面図である。 特許文献2に開示されている従来の撮像素子ウエハモジュールの構成例を示す一括切断時の要部縦断面図である。 特許文献2に開示されているレンズウエハであって、レンズ基板の複数のスルーホール中にレンズを設けたレンズウエハを複数層用いて、撮像素子ウエハ上にモジュール化した撮像素子ウエハモジュールを示す要部縦断面図である。 図19の撮像素子ウエハモジュールを上から見た場合の接着材の配置図である。 特許文献3、4に開示されている従来の撮像素子ウエハモジュールの構成例を示す一括切断時の要部縦断面図である。
以下に、本発明の光学素子ウエハ、光学素子ウエハモジュール、光学素子モジュールの製造方法、電子素子ウエハモジュール、電子素子モジュールの製造方法および電子素子モジュールの実施形態1、2として、レンズウエハ、レンズウエハモジュール、レンズモジュールの製造方法、撮像素子ウエハモジュール、撮像素子モジュールの製造方法および撮像素子モジュール(センサモジュール)に適用した場合について図面を参照しながら詳細に説明する。また、光学素子ウエハを個片化した光学素子、光学素子ウエハモジュールを個片化した光学素子モジュールの実施形態3として、レンズおよびレンズモジュールについて図面を参照しながら詳細に説明する。さらに、上記実施形態3のレンズまたはレンズモジュールを用いた撮像素子モジュールや、上記実施形態1、2の撮像素子モジュールをセンサモジュールとして画像入力部である撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置やテレビジョン電話装置などの電子情報機器の実施形態4について図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る電子素子ウエハモジュールの単位構成例を示す要部縦断面図である。
図1において、本実施形態例1の電子素子ウエハモジュールとしての撮像素子ウエハモジュール1は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子2がマトリクス状に複数配置された電子素子ウエハとしての撮像素子ウエハ3と、この撮像素子ウエハ3上の撮像素子2間上に形成された樹脂接着層4と、撮像素子ウエハ3上を覆い、樹脂接着層4上に接着固定されたガラス板などの透明支持基板5と、この透明支持基板5上に、複数の撮像素子2のそれぞれに各レンズ位置が対応するように設けられた光学素子ウエハモジュールとしてのレンズウエハモジュール6とを有している。なお、図1では、撮像素子ウエハモジュール1の1単位の撮像素子モジュールを示しており、実際には、この1単位の撮像素子モジュールが多数設けられ、撮像素子ウエハモジュール1から切断されて多数の撮像素子モジュール(センサモジュール10)に個片化される。
撮像素子ウエハ3は、各ウエハ表面側に、複数の撮像素子2(撮像素子2毎に複数の画素を構成する複数の受光部が設けられている)がマトリクス状に多数配列されており、その撮像素子2毎にウエハ裏面から表面のパッド(電極パッド)下に貫通する複数の貫通穴が明けられている。この貫通穴の側壁と裏面側は絶縁膜で覆われており、パッドにコンタクトを持つ配線層が貫通穴を介して裏面まで形成されている。この配線層に接続された外部接続端子31上および裏面には絶縁膜32が形成され、この配線層の外部接続端子31上に半田ボール(図示せず)が形成される部分は絶縁膜32が窓明けされて半田ボール(図示せず)が外部に露出して形成されている。ここでは、撮像素子ウエハ3として、撮像素子2毎に貫通電極が設けられた場合について説明したが、このような貫通電極が設けられていない場合もある。
樹脂接着層4は、ウェハ表面の各撮像素子2の周囲部上に形成されて、撮像素子ウエハ3と透明支持基板5とを接着している。この樹脂接着層4は、半導体表面上方が透明支持基板5で覆われる場合に、撮像素子ウエハ3上の電子素子としての撮像素子2が設けられたセンサ領域上の内部空間が密閉される。樹脂接着層4は、撮像素子ウエハ3上の所定場所に通常のフォトリソ技術により形成される。その上に透明支持基板5が接着される。この樹脂接着層4は、フォトリソ技術の他に、スクリーン印刷手法またはディスペンス手法を用いて形成することができる。
レンズウエハモジュール6は、透明支持基板5上に、各撮像素子2にそれぞれ対応するように、複数の第1レンズ61が2次元状に配列された光学素子ウエハとしての第1レンズウエハ65と、複数の第2レンズ62が2次元状に配列された光学素子ウエハとしての第2レンズウエハ66とが積層されて設けられている。この第1レンズ61の光学面Aは凸レンズ形状で外部に突出しており、光学面A内中央部の最も突出したトップ部分よりも、光学面Aの外周部分において環状により突出している。図1では、第1レンズ61における光学面Aの環状の突出部61a、61bが平坦面になっているが、環状の平坦面に限らず、円弧状突起部、円弧状突起部を片列に並べ波打った形状など、どんな形状でもよく、環状の突出部であればよい。
この第1レンズウエハ65は、複数の光学素子としての第1レンズ61が2次元状に設けられ、複数の第1レンズ61の各中央部にレンズ領域の光学面Aが設けられ、光学面Aの外周側に所定厚さを持つスペーサ部としての突出部61a、61bが設けられており、このスペーサ部としての突出部61a、61bの表面高さが、レンズ領域(光学面A)の表面高さよりも高く、突出部61a、61bの表面高さとレンズ領域(光学面A)の表面高さとの差Sが存在する。切断時前に、後述する切断保持テープ9を、レンズ領域の光学面Aの上方を覆うように突出部61a、61bの各平坦面に貼り付ける。この場合に、後述する切断保持テープ9の粘着面がレンズ領域(光学面A)に付着しないように、この差Sとして、突出部61a、61bの各平坦面の表面高さが、レンズ領域(光学面A)の頂部表面高さよりも高く構成されている。
このように、スペーサ部としての突出部61a、61bは、光学素子領域としてのレンズ領域(光学面A)の外周端部から、光学面Aの表面凸形状の頂部よりも環状に突出した突出部61a、61bのトップ面が平坦面になっている。この光学面Aが直径1mm±0.5mmの円形とした場合に、スペーサ部(突出部61a)の表面高さとレンズ領域(光学面A)の表面高さとの差Sは20μm〜100μmである。また、好ましくは、この場合に、スペーサ部(突出部61a)の表面高さとレンズ領域(光学面A)の表面高さとの差Sは50μm程度(50μm±10μm)である。
第2レンズ62は、表面および裏面共に凸形状の光学面Aであり、この光学面Aの外周の光学面外周端部Bから、光学面Aの凸形状よりも環状に突出した突出部62a、62bが平坦面になっている。第1レンズ61の裏面の光学面Aから外周側の環状の突出部61bと、第2レンズ62の表面の光学面Aの外周側の環状の突出部62aとが互いにその平坦面で接している。その環状の突出部61b、62aのさらに外側の低部または底部(段部)による隙間に接着材7が配設されている。この接着材7により第1レンズ61および第2レンズ62がその隙間において上下に接着固定されている。これと同様に、透明支持基板5と第2レンズ62の裏面の光学面Aの外周端部Bの環状の突出部62bがその平坦面で接している。その環状の突出部62bのさらに外側の低部または底部(段部)による隙間に接着材7が配設されている。この接着材7により透明支持基板5と第2レンズ62とがその隙間において上下に接着固定されている。
これによって、第1レンズ61と第2レンズ62の間隔、および第2レンズ62と透明支持基板5の間隔は、環状の突出部61b、62aおよび、環状の突出部62bの各平面によって当接して規制されている。このため、接着材7の厚みや量のバラツキに影響されないため、レンズモジュール6全体の厚みが安定する。即ち、第1レンズ61と第2レンズ62同士の当たり面(突出部61b、62aおよび62b)でレンズ間隔を決め、この当たり面のさらに外側の底部による空間部分(隙間部分)で接着する。これにより、接着材7の量が多くても隙間内で広がるだけで、接着材7の厚みや量のバラツキに悪影響されない。このため、レンズモジュール6全体の厚みが安定して、レンズモジュール6の光学的な特性も安定する。
撮像素子2側とは反対側の第1レンズ61の凸レンズ面の中央部の高い位置(頂部)よりも高い位置に、凸レンズ面の外周側の所定厚さのこば部分(スペーサ部;突出部61a、61b)の環状トップ平坦面(環状の突出部61aの平坦面)を設けている。
以下に、上記構成の撮像素子ウエハモジュール1を製造する方法について説明する。
まず、図1の第1レンズ61の成形方法について説明する。
図2は、図1の第1レンズ61の成形方法について説明するための要部縦断面図である。
図2において、第1レンズ61の表面形状に対応した上側金型63と、第1レンズ61の裏面形状に対応した下側金型64とにより、上下方向から、第1レンズ61の透明樹脂材料61cを挟み込んでプレスする。このとき、第1レンズ61の透明樹脂材料61cを所定のレンズ厚さになるように制御される。成形された透明樹脂材料61cは、複数個の第1レンズ61がウェハスケールに2次元状でマトリクス状に配列されて連なって第1レンズウエハ65を構成している。透明樹脂材料61cとしては、紫外線(UV)硬化樹脂、熱硬化樹脂、UVと熱の併用による硬化樹脂のうちのどれでも構わない。
また、上側金型63および下側金型64は、複数個の第1レンズ61の形状をウエハスケールで2次元状でマトリクス状に配列した金型を作製する。金型作製方法としては、切削加工またはNi(ニッケル)電鋳などにより、上側金型63で表面レンズ形状を作製し、下側金型64で裏面レンズ形状を作製する。
なお、ここでは、図1の複数の第1レンズ61からなる第1レンズウエハ65の成形方法について説明したが、図1の複数の第2レンズ62からなる第2レンズウエハ66の成形方法についても、その表面レンズ形状および裏面レンズ形状は第1レンズ61の場合とは異なるものの、図1の第1レンズ61の成形方法の場合と同様に形成することができるものである。
次に、第1レンズウエハ65および第2レンズウエハ66を撮像素子ウエハ3とモジュール化した後に個片化して電子素子モジュールとしての撮像素子モジュール(センサモジュール10)を作製する場合について説明する。
図3(a)〜図3(c)は、第1レンズウエハおよび第2レンズウエハを撮像素子ウエハとモジュール化した後に個片化して撮像素子モジュールを作製する場合の各製造工程を示す要部縦断面図である。
まず、図3(a)のレンズ貼り合わせ工程に示すように、点線で示すダイシングラインDLを含む第1レンズ61および第2レンズ62間に接着材7を塗布する。この接着材7の塗布位置は、第1レンズ61の裏面の光学面Aから外周側の環状下側の突出部61bと、第2レンズ62の表面の光学面Aの外周側の環状上側の突出部62aとが互いにその平坦面で直に接し、その環状下側の突出部61bと環状上側の突出部62aのさらに外側の凹部内に接着材7を配置する。
次に、第1レンズ61の各光軸Cと第2レンズ62の各光軸Cとが一致するようにアライメントを取って、ウェハスケールで形成された上側の第1レンズ61の第1レンズウエハ65と、下側の第2レンズ62の第2レンズウエハ66とを、図3(b)に示すように上下に重なるように接着材7により接着して貼り合せて2枚のレンズウエハ65,66からなるレンズウエハモジュール6を作製する。
一方、図3(b)のモジュール化工程に示すように、撮像素子ウエハ3上を覆うようにガラス板などの透明支持基板5を樹脂接着層4により接着固定して撮像素子ウエハユニット8を作製する。
この撮像素子ユニット8の透明支持基板5上に、2枚のレンズウエハ65,66からなるレンズウエハモジュール6を、第1レンズ61および第2レンズ62の各光軸Cと、撮像素子ウエハ3の各撮像素子2の中心とを一致させるように、撮像素子ウエハユニット8と貼り合わせて、図3(c)に示す撮像素子ウエハモジュール1を作製する。この貼り合せの際、例えばウェハスケールのレンズウエハ65,66に反りが発生し、レンズ表面全体を治具で吸着して反りを強制するような場合、本構造の2枚のレンズウエハ65,66であれば光学面を逃げるような治具を作製する必要がなく、即ち、機種毎の治具の製作が不要になってコストダウンに繋がる。
続いて、図3(c)の切断工程に示すように、ウェハスケールの第1レンズウエハ65の複数の第1レンズ61の表面側に切断保持テープ9を貼り付け、撮像素子ウエハユニット8の撮像素子ウエハ3側を上にして、点線で示すダイシングラインDLに沿って撮像素子ウエハモジュール1を一括切断する。
この撮像素子ウエハモジュール1の切断時に、第1レンズ61の表面の光学面は、光学面外周側の環状突出部の平坦面に貼り付けられた切断保持テープ9によって守られて、その光学面内部に切削水が浸入しない。また、切断保持テープ9と第1レンズ61の表面の光学面とが接していないため、切断保持テープ9の接着材が、第1レンズ61の光学面に付着することがない。なお、ダイシングラインDLに沿ったダイサーによる切断またはワイヤによる切断では、従来から切断保持テープ9を使用するため、切断工程に関して従来からのプロセスの変更はない。
次に、図3(a)〜図3(c)で説明したように、レンズウエハモジュール6を撮像素子ウエハ3とモジュール化した後に個片化して撮像素子モジュールを作製する場合に代えて、レンズウエハモジュール6を個片化してレンズモジュールを作製し、撮像素子ユニット8を個片化してこれにレンズモジュールを一体化する場合について説明する。
図4(a)は、図1のレンズウエハモジュールの切断工程を示す要部縦断面図、図4(b)は、撮像素子モジュールの一体化工程を示す要部縦断面図である。
図4(a)のレンズウエハモジュールの切断工程に示すように、ウエハスケールで形成された複数の第1レンズ61が形成された第1レンズウエハ65と、複数の第2レンズ62が形成された第2レンズウエハ66とが上下に貼り合わされた状態で、ダイシングラインDLに沿って一括切断して図4(b)に示すレンズモジュール60を作製する。この切断の際に、切断保持テープ9aを、第2レンズウエハ66の第2レンズ62の外周側の環状の突出部62bの平坦面に貼り付け、また、レンズ面保護のために、表面保護テープ9bを、第1レンズウエハ65の第1レンズ61の外周側の環状の突出部61aの平坦面に貼り付ける。これによって、切断時に、第1レンズ61および第2レンズ62の各レンズ光学面が、切断保持テープ9aおよび表面保護テープ9bによって密閉されて保護されて、切削水によって各レンズ光学面が汚れない。ただし、表面保護テープ9bを貼り付けず、切断後に切断保持テープ9aにレンズを貼り付けた状態のまま、スピン洗浄することにより、光学面Aを洗浄する方法もある。このように、切断保持テープ9aのレンズへの貼り付けは必須であるが、表面保護テープ9bのレンズへの貼り付けは必須ではない。表面保護テープがなくてもスピン洗浄によりレンズ表面をきれいにすることができる。したがって、レンズ表面およびレンズ裏面のどちらか一方がレンズ面(光学面A)よりもスペーサ部が高ければよい。
図4(b)の撮像素子モジュールの一体化工程に示すように、レンズウエハモジュール6の切断後、切断したレンズモジュール60を、撮像素子ウエハユニット8を個片化した撮像素子ユニット80上に、レンズの位置と撮像素子の位置を合せて貼り合せ、さらに、図示しない遮光ホルダをレンズモジュール60側から被せて撮像素子モジュールを完成する。表面保護テープ9bの剥離は貼り合せ前後のどちらでも構わない。
次に、図4(a)および図4(b)で説明したように、レンズウエハモジュール6を個片化してレンズモジュールを作製し、撮像素子ウエハユニット8を個片化してこれにレンズモジュールを一体化する場合に代えて、第1レンズウエハ65および第2レンズウエハ66を個片化して第1レンズ61および第2レンズ62を作製し、撮像素子ユニット8を個片化してこれに第1レンズ61および第2レンズ62を一体化する場合について説明する。
図5(a)の第1レンズウエハ65の切断工程に示すように、ウエハスケールで形成された複数の第1レンズ61が形成された第1レンズウエハ65を、ダイシングラインDLに沿って一括切断して図5(c)に示す第1レンズ61を作製する。この切断の際に、切断保持テープ9aを、第1レンズウエハ65の複数の第1レンズ61の外周裏面側の環状の突出部61bの平坦面に貼り付け、表面保護テープ9bを、第1レンズウエハ65の第1レンズ61の外周表面側の環状の突出部61aの平坦面に貼り付ける。これによって、切断時に、第1レンズ61の各レンズ光学面が、切断保持テープ9aおよび表面保護テープ9bによって密閉されて保護され、切削水によって複数の第1レンズ61の各レンズ光学面が汚れない。ただし、表面保護テープ9bを貼り付けず、切断後に切断保持テープ9aにレンズを貼り付けた状態のまま、スピン洗浄することにより、光学面Aを洗浄する方法もある。このように、切断保持テープ9aのレンズへの貼り付けは必須であるが、表面保護テープ9bのレンズへの貼り付けは必須ではない。表面保護テープがなくてもスピン洗浄によりレンズ表面をきれいにすることができる。したがって、レンズ表面およびレンズ裏面のどちらか一方がレンズ面(光学面A)よりもスペーサ部が高ければよい。
また同様に、図5(b)の第2レンズウエハ66の切断工程に示すように、ウエハスケールで形成された複数の第2レンズ62が形成された第2レンズウエハ66を、ダイシングラインDLに沿って一括切断して図5(c)に示す第2レンズ62を作製する。この切断の際に、切断保持テープ9aを、第2レンズウエハ66の複数の第2レンズ62の外周裏面側の環状の突出部62bの平坦面に貼り付け、表面保護テープ9bを、第2レンズウエハ66の第2レンズ62の外周表面側の環状の突出部61aの平坦面に貼り付ける。これによって、切断時に、第2レンズ62の各レンズ光学面が、切断保持テープ9aおよび表面保護テープ9bによって密閉されて保護され、切削水によって複数の第2レンズ62の各レンズ光学面が汚れない。ただし、表面保護テープ9bを貼り付けず、切断後に切断保持テープ9aにレンズを貼り付けた状態のまま、スピン洗浄することにより、光学面Aを洗浄する方法もある。このように、切断保持テープ9aのレンズへの貼り付けは必須であるが、表面保護テープ9bのレンズへの貼り付けは必須ではない。表面保護テープがなくてもスピン洗浄によりレンズ表面をきれいにすることができる。したがって、レンズ表面およびレンズ裏面のどちらか一方がレンズ面(光学面A)よりもスペーサ部が高ければよい。
図5(c)の撮像素子モジュールの一体化工程に示すように、第1レンズウエハ65および第2レンズウエハ66の切断後、切断した第1レンズ61および第2レンズ62を上からこの順に、撮像素子ウエハユニット8を個片化した撮像素子ユニット80上に、レンズの位置と撮像素子2の位置を合せて貼り合せ、さらに、図示しない遮光ホルダを第1レンズ61および第2レンズ62側から被せて撮像素子モジュールを完成する。表面保護テープ9bの剥離は貼り合せ前後のどちらでも構わない。
これらのレンズモジュール60と撮像素子ユニット80の良品同士を貼り合せることにより、例えばどちらかの良品率が低い場合でも良品同士を組み合わせることができるのでコストへの影響が少ない。
以上により、本実施形態1によれば、撮像素子2側とは反対側の第1レンズ61の凸レンズ面の中央部の高い位置よりも高い位置に、凸レンズ面の外周側のこば部分の環状トップ平坦面(環状の突出部61aの平坦面)を設けている。従来は、凸レンズ面により切断保持テープ9が引っ張られて切断保持テープ9に剥がれる方向に力がかかるが、本願明細書では、こば部分のトップ平坦面(環状の突出部61aの平坦面)で切断保持テープ9を貼り付けて受けているので、切断保持テープ9に応力がかかることはなく、切断保持テープ9は剥がれ難く、凸レンズ面に切断保持テープ9の糊も付かず、切削水が切断保持テープ9内に入って凸レンズ面を汚すこともない。したがって、少なくとも最も上の第1レンズ61の凸レンズ面よりも、その外周側のこば部分(スペーサ部)のトップ平坦面(環状の突出部61aの平坦面)が高ければよい。即ち、レンズ表面およびレンズ裏面のうち少なくとも一方において、レンズ面(光学面A)よりも、その外周側のこば部分(スペーサ部)のトップ平坦面(環状の突出部の平坦面)が高ければよい。
なお、本実施形態1の撮像素子ウエハモジュール1の変形例の撮像素子ウエハモジュール1Aとして、図6に示すように、レンズウエハモジュール6Aが撮像素子ウエハユニット8にモジュール化されている。第1レンズウエハ65および第2レンズウエハ66内にそれぞれ透明なガラス板または樹脂板からなる透明支持板11が設けられて、複数の第1レンズ61Aが設けられた第1レンズウエハ65Aと、複数の第2レンズ62Aが設けられた第2レンズウエハ66Aとが構成されており、このレンズウエハモジュール6Aとして、第1レンズウエハ65Aとこの下に第2レンズウエハ66Aが積層されて構成されている。第1レンズウエハ65Aおよび第2レンズウエハ66Aにおいてはそれぞれ、透明支持板11の表面および裏面にレンズ表面形状およびレンズ裏面形状が形成されている構造である。なお、図6では、図1の場合と同様に、撮像素子ウエハモジュール1Aの1単位の撮像素子モジュールを示しており、実際には、この1単位の撮像素子モジュールが多数設けられ、撮像素子ウエハモジュール1から切断されて多数の撮像素子モジュール(センサモジュール10A)に個片化される。
このレンズウエハモジュール6Aの第1レンズウエハ65Aおよび第2レンズウエハ66Aの製造方法について図7(a)〜図7(c)を用いて説明する。
図7(a)に示すように、まず、第1レンズ表面形状13aに合う金型12を準備する。透明支持板11の表面側にレンズ用透明樹脂13を塗布する。金型12をレンズ用透明樹脂13上に押し付けて第1レンズ表面形状13aを転写させる。その後、紫外線(UV)照射器14からの紫外線(UV)をレンズ用透明樹脂13に対して、下方から透明支持板11を通して照射してレンズ用透明樹脂13を硬化させる。これを等ピッチで複数回繰り返して、複数の第1レンズ表面形状13aをウェハスケールで透明支持板11の表面に配列する。このレンズ用透明樹脂13の量を正確に制御することにより、隣接する形状と良好に整合させることができる。この場合、第1レンズ表面形状13aにおける外周側の第1レンズ61の環状の突出部61aの平坦面が正確に形成できればよく、この平坦面の外側は整合が取れていなくても、逃げ(凹部)を作ることによって樹脂膨れが起こらないので、特に、問題にはならない。
次に、図7(b)に示すように、第1レンズ裏面形状13bに合う金型15を準備する。透明支持板11の裏面側であって、上下を裏向けにして、前回作製した第1レンズ表面形状13aの反対面側に、樹脂レンズ用透明樹脂13を塗布する。金型15をレンズ用透明樹脂13上に押し付けて第1レンズ裏面形状13bを転写させる。その後、紫外線(UV)をレンズ用透明樹脂13に対して、下方から透明支持板11およびその上の第1レンズ表面形状13aを通して照射してレンズ用透明樹脂12を硬化させる。これを等ピッチで複数回繰り返して、複数の第1レンズ裏面形状13bをウェハスケールで透明支持板11の裏面に配列する。この場合にも、レンズ用透明樹脂13の量を正確に制御することにより、隣接する形状と良好に整合させることができる。この場合、第1レンズ裏面形状13bにおける外周側の第1レンズ61の環状の突出部61bの平坦面が正確に形成できればよく、この平坦面の外側は整合が取れていなくても、逃げ(凹部)を作ることによって樹脂膨れが起こらないので、特に、問題はない。
ここでは、図示はしないが、金型を複数個準備し、複数個を一度にレンズ用透明樹脂12上に押し付けて複数の第1レンズ表面形状を同時に形成するようにしてもよい。
これによって、透明支持板11の表面に第1レンズの表面形状を形成し、透明支持板11の裏面に第1レンズの裏面形状を形成することができる。
この透明支持板11の別の事例として、レンズ形状領域のみ貫通した貫通孔を有するレンズ支持板を用いてレンズウエハを作製する場合について、次の実施形態2に詳細に説明する。
(実施形態2)
図8は、本発明の実施形態2に係る電子素子ウエハモジュールの単位構成例を示す要部縦断面図である。
図8において、本実施形態例2の電子素子ウエハモジュールとしての撮像素子ウエハモジュール1Bは、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子2がマトリクス状に複数配置された電子素子ウエハとしての撮像素子ウエハ3と、この撮像素子ウエハ3上の撮像素子2間上に形成された樹脂接着層4と、撮像素子ウエハ3上を覆い、樹脂接着層4上に接着固定されたガラス板などの透明支持基板5と、この透明支持基板5上に、複数の撮像素子2のそれぞれにレンズ位置が対応するように設けられたレンズウエハモジュール6Bとを有している。なお、図8では、撮像素子ウエハモジュール1Bの1単位の撮像素子モジュールを示しており、実際には、この1単位の撮像素子モジュールが多数設けられており、撮像素子ウエハモジュール1から切断されて多数の撮像素子モジュールに個片化される。
撮像素子ウエハ3は、各ウエハ表面側に、複数の撮像素子2(撮像素子2毎に複数の画素を構成する複数の受光部が設けられている)がマトリクス状に多数配列されている。その撮像素子2毎にウエハ裏面から表面のパッド(電極パッド)下に貫通する複数の貫通穴が明けられている。この貫通穴の側壁と裏面側は絶縁膜で覆われており、パッドにコンタクトを持つ配線層が貫通穴を介して裏面まで形成されている。この配線層に接続された外部接続端子31上および裏面には絶縁膜32が形成されている。この配線層の外部接続端子31上に半田ボール(図示せず)が形成される部分は絶縁膜32が窓明けされて半田ボール(図示せず)が外部に露出して形成されている。ここでは、撮像素子ウエハ3として、撮像素子2毎に貫通電極が設けられた場合について説明したが、このような貫通電極が設けられていない場合もある。
樹脂接着層4は、ウェハ表面の各撮像素子2の周囲部上に形成されて、撮像素子ウエハ3と透明支持基板5とを接着している。この樹脂接着層4は、半導体表面上方が透明支持基板5で覆われる場合に、撮像素子ウエハ3上の電子素子としての撮像素子2が設けられたセンサ領域上の内部空間が密閉される。樹脂接着層4は、撮像素子ウエハ3上の所定場所に通常のフォトリソ技術により形成され、その上に透明支持基板5が接着される。この場合、このフォトリソ技術の他に、樹脂接着層4をスクリーン印刷手法またはディスペンス手法を用いて形成することができる。
レンズウエハモジュール6Bは、透明支持基板5上に、各撮像素子2にそれぞれ対応するように、複数の第1レンズ61Bからなる第1レンズウエハ65Bと、複数の第2レンズ62Bからなる第2レンズウエハ66Bとが積層されて設けられている。この第1レンズ61Bの光学面Aは凸レンズ形状で外部に突出している。光学面A内中央部の最も突出したトップ部分よりも、光学面Aの外周部分において環状に突出している。図8では、第1レンズ61Bにおける光学面Aの環状の突出部61Ba、61Bbが平坦面になっているが、環状の平坦面に限らず、円弧状突起部や、円弧状突起部を片列に並べ波打った形状など、どんな形状でもよく、環状の突出部であればよい。
第2レンズ62Bは、表面および裏面共に凸形状の光学面Aであり、この光学面Aの外周の光学面外周端部Bから、光学面Aの凸形状よりも環状に突出した突出部62Ba、62Bbが平坦面になっている。第1レンズ61Bの裏面の光学面Aから外周側の環状の突出部61Bbと、第2レンズ62Bの表面の光学面Aの外周側の環状の突出部62Baとが互いにその平坦面で接している。その環状の突出部61Bb、62Baのさらに外側の低部または底部(段部)による隙間に接着材7が配設されている。この接着材7により第1レンズ61Bおよび第2レンズ62Bがその隙間において上下に接着固定されている。これと同様に、透明支持基板5と、第2レンズ62Bの裏面の光学面Aの外周端部Bの環状の突出部62Bbとがその平坦面で接している。その環状の突出部62Bbのさらに外側の低部または底部(段部)による隙間に接着材7が配設されている。この接着材7により透明支持基板5と第2レンズ62Bとがその隙間において上下に接着固定されている。
これによって、第1レンズ61Bと第2レンズ62Bの間隔、および第2レンズ62Bと透明支持基板5の間隔は、環状の突出部61Bb、62Baおよび、環状の突出部62Bbの各平面によって当接して規制されている。このため、接着材7の厚みや量のバラツキに影響されない。このため、レンズモジュール6B全体の厚みが安定する。即ち、第1レンズ61Bと第2レンズ62B同士の当たり面(突出部61Bb、62Baおよび62Bb)でレンズ間隔を決めている。この当たり面のさらに外側の底部(段差部)による空間部分(隙間部分)の接着材7で接着している。これにより、接着材7の量が多くても隙間内で広がるだけで、接着材7の厚みや量のバラツキに悪影響されない。このため、レンズモジュール6B全体の厚みが安定して、レンズモジュール6Bの光学的な特性も安定する。
即ち、第1レンズウエハ65Bの当たり面と第2レンズウエハ66Bの当たり面とを直に当接させると共に、第2レンズウエハ66Bの当たり面と透明支持基板5とを直に当接させて、その外周部の隙間部で接着材7により接着する。これによって、第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ66Bは精度よく作製可能なため、レンズ間隔bや、レンズと撮像素子2の間隔dはばらつかない。この場合、レンズ当たり面のさらに外周側の底部(段差部)による空間部分(隙間部分)内に接着材7が配置される。この底部(段差部)による空間部分(隙間部分)内で接着材7が充填されるのではなく、空間部分(隙間部分)内で一部空間を残すように接着材7が配置されて始めて、接着材7の量が多くなってもその隙間内で接着材7が広がるだけで、接着材7の厚みや量のバラツキに悪影響されず、しいては、レンズモジュール6B全体の厚みが安定化して、レンズモジュール6Bの光学的な特性も安定する。
なお、この場合のレンズ間隔bや、レンズと撮像素子2の間隔dは、従来のように第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ66Bとの間に接着材7を挟み込んだり、第2レンズウエハ66Bと透明支持基板5の上面との間に接着材7を挟み込んだりするので、接着材7の厚みによってバラツキが大きい。例えば接着材7の厚さが50μmの接着シートであれば±10μm程度はばらつく。接着材7が液剤であれば、接着材7の塗布時に、それ以上にばらつくことになる。
また、従来、リフロー実装(半田付け処理により摂氏250度)時に、レンズ間などの内部密閉空間が膨張したときに空気の逃げ場がない。このため、樹脂接着層4が介在した撮像素子ウエハ3と透明支持基板5との間の他に、接着材7が介在した第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ66Bとの間や、第2レンズウエハ66Bと透明支持基板5との間で剥離が発生する。これを解決するために、樹脂接着層4や接着材7を外周完全に囲わずに一部で空気孔(通気孔)を設ける。
その事例について、図9(a)〜図9(c)および図10を用いて説明する。
図9(a)では、レンズ光学面Aの外周側のダイシングラインDLまでの4辺に沿って接着材7が配置さている。この場合、所定幅の4角形状の接着材7において、内部との通気のために接着材7を1角部のみ取り除いて通気孔71を形成する。1角部のみ取り除いた開口部分に対向するように接着材7aを接着材7の内部に配置しておく。開口部分(通気孔71)に対向するように配置した接着材7aによって、ごみを外部からレンズ光学面A内部の空間部分7bに入れるのを阻止して困難にすることができる。開口部分(通気孔71)に対向するように配置した接着材7aだけでも、樹脂硬化後も接着材7aの粘着性を持たせることにより、ごみをくっ付けてゲットすることができる。
図9(b)では、所定幅の4角形状の接着材7において、1角部に通気孔71を形成し、4角とも、角部に対向するように、樹脂硬化後も接着性が残るごみ取り用の接着材7aを4つ設けておく。これによって、接着材7aの数が増えた分だけ、ごみをゲットする性能が向上する。
図9(c)では、所定幅の4角形状の接着材7において、少なくとも1辺に複数箇所(ここでは3箇所)の細い通気孔72を設ける。ここでも、各通気孔72に内部で対向するように、樹脂硬化後も接着性が残るごみ取り用の接着材7aを3つ設ける。また、他の二つの角部にも接着材7aを2つ設けておく。これによって、接着材7aの数が増えた分だけ、ごみをゲットする性能が向上する。また、通気孔72自体は、切削水の浸入を防ぐため、できるだけ小さな孔にする。接着材7を島状に塗布してその島間の隙間を通気孔72としてもよい。また、接着材7の量を減らして接着材7に通気孔72を形成するようにしてもよい。
図10では、レンズ光学面Aの内部の空間部分7bに切削水を入れるのを阻止するために、レンズ内の空気パス孔(例えば通気孔71、72)の加工を、図9(a)〜図9(c)の場合のように接着材7、7aの塗布時に行うのではなく、個片レンズユニットの切断後に行う。図10(a)では、レンズ光学面Aの全周部に、ディスペンス方式により、4辺に沿って4角形状に接着材7を塗布する。4角形状の接着材7の内側で、レンズ光学面Aの外側に、樹脂硬化後も接着性が残るごみ取り用の接着材7aを各角部に対向させて塗布する。
その後、図10(b)では、4角形状に接着材7を塗布する。接着材7への紫外線(UV)照射による樹脂硬化処理を施す。さらに、個片レンズユニットの切断加工を行う。
さらに、図10(c)では、4角形状の接着材7の1角部をレーザ光により切断加工する。これにより、空気パス孔として通気孔71を形成している。
即ち、接着材7は、平面視で、レンズ領域(光学面A)の外側で、ダイシングラインに沿った四角形状の内側に所定幅で設けられている。この四角形状の接着材4の4角部および4辺部のうちの少なくとも1角部および/または1辺部に通気孔71または/および72が設けられている。また、平面視で、レンズ領域の外側で、ダイシングラインに沿った四角形の内側に所定幅で、樹脂硬化後も接着性が残るごみ取り用の接着材7aが設けられている。このごみ取り用の接着材7aの一部または全部は、通気孔71または/および72に、レンズ光学面Aの平面視で外側の通気孔内部の空間部分7bで対向するように設けられている。
一方、第1レンズウエハ65Bの各第1レンズ61Bにおいて、その透明レンズ材料内部に、凸形状の光学面Aであるレンズ形状領域のみ貫通した貫通孔を有するレンズ支持板61Cが配設されている。また、第1レンズウエハ65Bの下側に配置される第2レンズウエハ66Bの各第2レンズ62Bにおいて、その透明レンズ材料内部に、凸形状の光学面Aであるレンズ形状領域のみ貫通した貫通孔を有するレンズ支持板62Cが配設されている。
この場合に、撮像素子2に対して上からの遮光は、第1レンズウエハ65Bの各第1レンズ61Bの表面側に、光学面Aが開放(開口)された遮光板69が、接着材7により接着されて設けれている。また、撮像素子2に対して横からの遮光は、レンズ支持板61C、62Cによって行っている。これらのレンズ支持板61C、62Cは、レンズ形状領域(光学面Aに対応した領域)のみ貫通した貫通孔を有している。この貫通孔にはテーパーが設けられている。貫通孔の外周部側は、更なる外周部側よりも厚さが厚く構成されている。これは、横からの光に対して直接通過しにくいように貫通孔の周囲部が膨れて、更なる外周部側にテーパー部69bが設けられている。一方、透明支持基板5の側壁には遮光材69aが配置されている。この遮光板69と第1レンズウエハ65B間の接着材7、第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ66B間の接着材7および、第2レンズウエハ66Bと透明支持基板5間の接着材7にカーボンなどを混合して遮光機能を持たしている。これらによって、撮像素子2に対する遮光がより確実に行われる。
次に、第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ66Bのレンズ厚a,c自体がばらつく。これは、透明レンズ樹脂に金型による圧力で逃げ場がないためである。したがって、透明レンズ樹脂の樹脂量が多いときは面圧が高くなってレンズ厚a,cが厚くなる。レンズ支持板61C、62Cの貫通孔の周囲部が膨れ、その更なる外周部側に、貫通孔68を設ける。この貫通孔68により、透明レンズ樹脂材料を金型で挟み込んだときに、金型による圧力で貫通孔68を通して樹脂材料に逃げ場ができて、樹脂成形時に樹脂材料に対する面圧が高くならないようにすることができる。これによって、第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ66Bのレンズ厚a,c自体がばらつくことが回避される。なお、この貫通孔68に代えてまたはこの貫通孔68と共に、貫通孔68の間口を広く取ったり、凹ましたりすることによっても、成形時に樹脂材料に対する面圧を抑えることができる。
まず、図8の第1レンズウエハ65Bの成形方法について図11(a)〜図11(c)を用いて詳細に説明する。
図11(a)に示すように、第1レンズウエハ65Bのレンズ表面形状に対応した上側金型81のレンズ表面形状側に、複数の貫通孔を有したレンズ支持板61Cを、レンズ形状領域と貫通孔とが対応するように位置決めして搭載する。
次に、図11(b)に示すように、第1レンズウエハ65Bのレンズ裏面形状に対応した下側金型82上に透明樹脂材料83を配置する。
さらに、図11(c)に示すように、レンズ支持板61Cが配置された上側金型81と、透明樹脂材料83が配置された下側金型82とにより、上下方向から、レンズ支持板61Cおよび透明樹脂材料83を挟み込んでプレスする。このとき、第1レンズ61Bの透明樹脂材料83を所定のレンズ厚さになるように制御される。成形された透明樹脂材料83は、複数個の第1レンズ61Bがウェハスケールに2次元状でマトリクス状に配列されて連なって第1レンズウエハ65Bを構成している。透明樹脂材料83としては、紫外線(UV)硬化樹脂、熱硬化樹脂、UVと熱の併用による硬化樹脂のうちのどれでも構わない。
次に、図8の第1レンズウエハ65Bの他の成形方法について図12(a)〜図12(c)を用いて詳細に説明する。
図12(a)に示すように、第1レンズウエハ65Bのレンズ裏面形状に対応した下側金型82のレンズ裏面形状側に、複数の貫通孔を有したレンズ支持板61Cを、レンズ領域形状と貫通孔とが対応するように位置決めして搭載する。
次に、図12(b)に示すように、第1レンズウエハ65Bのレンズ裏面形状に対応した下側金型82上のレンズ支持板61C上に透明樹脂材料83を配置する。
さらに、図12(c)に示すように、レンズ支持板61Cおよび透明樹脂材料83が配置された下側金型82と、上側金型81とにより、上下方向から、レンズ支持板61Cおよび透明樹脂材料83を挟み込んでプレスする。このとき、第1レンズ61Bの透明樹脂材料83を所定のレンズ厚さになるように制御される。成形された透明樹脂材料83は、複数個の第1レンズ61Bがウェハスケールに2次元状でマトリクス状に配列されて連なって第1レンズウエハ65Bを構成している。透明樹脂材料83としては、紫外線(UV)硬化樹脂、熱硬化樹脂、UVと熱の併用による硬化樹脂のうちのどれでも構わない。
次に、図8の第1レンズウエハ65Bの他の成形方法について図13(a)および図13(b)を用いて詳細に説明する。
図13(a)に示すように、複数の貫通孔を有したレンズ支持板61Cに透明樹脂材料83を塗布して配置する。
次に、図13(b)に示すように、レンズ形状領域と貫通孔とが対応するように位置決めした状態で、第1レンズウエハ65Bのレンズ表面形状に対応した上側金型81と、第1レンズウエハ65Bのレンズ裏面形状に対応した下側金型82とにより、透明樹脂材料83が塗布されたレンズ支持板61Cを、上下方向から挟み込んでプレスする。このとき、第1レンズ61Bの透明樹脂材料83を所定のレンズ厚さになるように制御される。成形された透明樹脂材料83は、複数個の第1レンズ61Bがウェハスケールに2次元状でマトリクス状に配列されて連なって第1レンズウエハ65Bを構成している。透明樹脂材料83としては、紫外線(UV)硬化樹脂、熱硬化樹脂、UVと熱の併用による硬化樹脂のうちのどれでも構わない。
以上により、本実施形態2においても、光学素子領域としての光学面Aの外周側に設けられたスペーサ部の表面高さが、その中央部の光学素子領域としての光学面Aの表面高さよりも高く構成されているため、製造プロセス過程において、切断時の切削水によるレンズ光学面Aへの汚染を防ぎ、光学特性の低下を抑止することができて、光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面を綺麗に保つことができる。
(実施形態3)
本実施形態3では、光学素子としてのレンズおよび光学素子モジュールとしてのレンズモジュールについて詳細に説明する。
図14(a)は、図5(c)の各レンズの変形例を示す縦断面図、図14(b)は、図4(b)のレンズモジュールの変形例を示す縦断面図、図14(c)は、図5(c)の第1レンズ61の上面図、図14(d)は、図14(a)の第1レンズの上面図、図14(e)は、図14(a)の第1レンズと遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図、図14(f)は、図14(b)のレンズモジュールの変形例と遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図である。
図5(a)および図5(b)の場合と同様に、ダイシングラインDLに沿って第1レンズウエハおよび第2レンズウエハをそれぞれ切断して、図14(a)に示すように多数の第1レンズ84を得ると共に、多数の第2レンズ85を得ることができる。第1レンズ84と第2レンズ85はそれぞれ、中央部の光学面Aの外周側に所定厚さを持つスペーサ部が設けられている。スペーサ部は、図14(d)に示すように、平面視外形4角形で内形円形の斜線部分で示すように、光学面Aを囲む円形状の外周端部Bから光学面Aの凸形状よりも突出した平坦部F1になっている。これらの第1レンズ84と第2レンズ85において、光学面Aおよびスペーサ部は透明樹脂材料により一括成型されている。なお、図5(c)の平面視4角形の第1レンズ61は、そのスペーサ部が、図14(c)に示すように環状の斜線部分で示すように、光学面Aを囲む円形状の外周端部Bから光学面Aの凸形状よりも突出した環状の突出部F2になっている。環状の突出部F2の表面も平坦面である。したがって、図5(c)の第1レンズ61および第2レンズ62と、図14(a)の第1レンズ84および第2レンズ85との異なる点は、表面および裏面共、環状の突出部F2か平坦部F1かの違いである。
また、複数の第1レンズ84Aが形成された第1レンズウエハと、複数の第2レンズ85Aが形成された第2レンズウエハとが上下に接着材7で貼り合わされた状態で、ダイシングラインDLに沿って一括切断して、図14(b)に示すレンズモジュール86を得ることができる。この切断の際にも、第1レンズ84Aや第2レンズ85Aの切断時と同様に、切断保持テープを、下側の第2レンズウエハの平坦部F1に貼り付け、また、レンズ面保護のために、表面保護テープを、上側の第1レンズウエハの平坦部F1に貼り付ける。これによって、切断時に、第1レンズ84Aおよび第2レンズ85Aの各レンズ光学面が、切断保持テープおよび表面保護テープによって密閉されて保護されて、切削水によって各レンズ光学面が汚れない。ただし、表面保護テープ9bを貼り付けず、切断後に切断保持テープ9aにレンズを貼り付けた状態のまま、スピン洗浄することにより、光学面Aを洗浄する方法もある。このように、切断保持テープ9aのレンズへの貼り付けは必須であるが、表面保護テープ9bのレンズへの貼り付けは必須ではない。表面保護テープがなくてもスピン洗浄によりレンズ表面をきれいにすることができる。したがって、レンズ表面およびレンズ裏面のどちらか一方がレンズ面(光学面A)よりもスペーサ部が高ければよい。
図14(b)に示すレンズモジュール86と図4(b)に示すレンズモジュール60との異なる点は、表面および裏面共、環状の突出部F2か平坦部F1かの違いである。
この場合、上側の第1レンズ84Aのスペーサ部と、下側の第2レンズ85Aのスペーサ部との各環状の平坦面が直に接し、各平坦面の更に外周側の底部によって囲まれた空間部分に接着材7が配置されて、第1レンズ84Aおよび第2レンズ85Aが接着されている。
さらに、図14(a)において、破線で示す第1レンズ84aのように裏面が平らで、表面だけに、光学面Aおよびこれよりも突出した平坦部F1が設けられている。この場合に、第2レンズ85がセットになる。また、第1レンズ84と、破線で示す第2レンズ85aがセットになる。第2レンズ85aの表面の光学面Aが突出していても、第1レンズ84の裏面の凹みに嵌まり込む。第2レンズ85aの裏面だけに、光学面Aおよびこれよりも突出した平坦部F1が設けられている。これによっても、前述したように、切削水によって各レンズ光学面Aが汚れない。
要するに、光学面Aおよびこれよりも突出した突出部F2または平坦部F1は、表面および裏面のうちの少なくともいずれかの面に設けられていればよいことになる。
さらに、図14(e)に示すように、遮光ホルダ87内に、第1レンズ84Bを組み込んでレンズモジュール88とすることができる。また、図14(f)に示すように、遮光ホルダ87内に、図4(b)の第1レンズ61および図14(b)の第2レンズ85Aからなるレンズモジュール86Aを組み込んでレンズモジュール89とすることもできる。このように、レンズに遮光ホルダ87をセットしてこれもレンズモジュールとする。
図14のレンズおよびレンズモジュールに代えて、図8の電子素子モジュールにおけるレンズおよびレンズモジュールとして、透明樹脂材料の内部に、光学面A側に対応する位置を貫通した貫通孔を有するレンズ支持板61Cまたは62Cが配設されていてもよい。この場合、レンズ支持板61C,62Cはそれぞれ遮光性を有している。光学面A側の貫通孔の外周部側はスペーサ部に対応し、貫通孔の外周部側は、横方向からの遮光用に、その更なる外周部側よりも厚さが厚く構成されている。レンズ支持板61C,62Cの更なる外周部には、樹脂成形時に樹脂材料を逃がすための貫通部68または/および凹部が設けられている。これらを図15(a)および図15(b)に示している。
図15(a)は、図8の各レンズの変形例を示す縦断面図、図15(b)は、図8のレンズモジュールの変形例を示す縦断面図、図15(c)は、図8の第1レンズの上面図、図15(d)は、図15(a)の第1レンズの上面図、図15(e)は、図15(a)の第1レンズと遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図、図15(f)は、図15(b)のレンズモジュールの変形例と遮光ホルダを組み合わせた場合のレンズモジュールの縦断面図、図15(g)は、遮光ホルダウエハ187B、第1レンズウエハ65Bおよび第2レンズウエハ185Bを積層したレンズウエハモジュールの要部構成例を示す縦断面図である。
ダイシングラインDLに沿って第1レンズウエハ65Bおよび第2レンズウエハ66Bをそれぞれ切断して、図15(a)に示すように多数の第1レンズ184を得ると共に、多数の第2レンズ185を得ることができる。第1レンズ184と第2レンズ185はそれぞれ、中央部の光学面Aの外周側に所定厚さを持つスペーサ部が設けられている。スペーサ部は、図15(d)に示すように、平面視外形4角形で内形円形の斜線部分で示すように、光学面Aを囲む円形状の外周端部Bから光学面Aの凸形状よりも突出した平坦部F1になっている。これらの第1レンズ184と第2レンズ185において、光学面Aおよびスペーサ部は透明樹脂材料により一括成型されている。なお、図15(f)の平面視4角形の第1レンズ61Bは、そのスペーサ部が、図15(c)に示すように環状の斜線部分で示すように、光学面Aを囲む円形状の外周端部Bから光学面Aの凸形状よりも突出した環状の突出部F2になっている。環状の突出部F2の表面も平坦面である。したがって、図8の第1レンズ61Bおよび第2レンズ62Bと、図15(a)の第1レンズ184および第2レンズ185との異なる点は、表面および裏面共、環状の突出部F2か平坦部F1かの違いである。
また、複数の第1レンズ184Aが形成された第1レンズウエハと、複数の第2レンズ185Aが形成された第2レンズウエハとが上下に接着材7で貼り合わされた状態で、ダイシングラインDLに沿って一括切断して、図15(b)に示すレンズモジュール186を得ることができる。この切断の際にも、第1レンズ184Aや第2レンズ185Aの切断時と同様に、切断保持テープを、下側の第2レンズウエハの平坦部F1に貼り付け、また、レンズ面保護のために、表面保護テープを、上側の第1レンズウエハの平坦部F1に貼り付ける。これによって、切断時に、第1レンズ184Aおよび第2レンズ185Aの各レンズ光学面Aが、切断保持テープおよび表面保護テープによって密閉されて保護されて、切削水によって各レンズ光学面が汚れない。ただし、表面保護テープ9bを貼り付けず、切断後に切断保持テープ9aにレンズを貼り付けた状態のまま、スピン洗浄することにより、光学面Aを洗浄する方法もある。このように、切断保持テープ9aのレンズへの貼り付けは必須であるが、表面保護テープ9bのレンズへの貼り付けは必須ではない。表面保護テープがなくてもスピン洗浄によりレンズ表面をきれいにすることができる。したがって、レンズ表面およびレンズ裏面のどちらか一方がレンズ面(光学面A)よりもスペーサ部が高ければよい。
図15(b)に示すレンズモジュール186と図8に示すレンズモジュール(第1レンズ61Bおよび第2レンズ62B)との異なる点は、表面および裏面共、環状の突出部F2か平坦部F1かの違いである。
この場合、上側の第1レンズ184Aのスペーサ部と、下側の第2レンズ185Aのスペーサ部との間で各環状の突起部F2の平坦面が直に接し、各平坦面の更に外周側の底部によって囲まれた空間部分に接着材7が配置されて、第1レンズ184Aおよび第2レンズ185Aが接着されている。
さらに、図15(a)において、第1レンズ184aの表面だけに、光学面Aおよびこれよりも突出した平坦部F1が設けられている場合に、第1レンズ184aと第2レンズ185がセットになる。また、第2レンズ185aのレンズが突出している場合に、第1レンズ184と第2レンズ185aがセットになる。第2レンズ185aの表面の光学面Aが突出していても、第1レンズ184の裏面の凹みに嵌まり込む。第2レンズ185aの裏面だけに、光学面Aおよびこれよりも突出した平坦部F1が設けられている。これによっても、前述したように、切削水によって各レンズ光学面Aが汚れない。
要するに、光学面Aおよびこれよりも突出した突出部F2または平坦部F1は、表面および裏面のうちの少なくともいずれかの面に設けられていればよいことになる。
さらに、図15(e)に示すように、光学面Aと遮光ホルダ187の開口部が一致するように、遮光ホルダ187を図15(a)の第1レンズ184上に接着材7で貼り合わせてレンズモジュール188とすることができる。また、図15(f)に示すように、光学面Aと遮光ホルダ187の開口部が一致するように、図8の第1レンズ61Bおよび図15(b)の第2レンズ185Aからなるレンズモジュール186A上に遮光ホルダ187を接着材7で貼り合わせてレンズモジュール189とすることもできる。このように、レンズに遮光ホルダ187をセットしてこれもレンズモジュールとする。
別の製造方法によっても、レンズモジュール188、189を製造することができる。図15(g)に示すように、光学素子ウエハとしての第1レンズウエハ65B、光学素子ウエハとしての第2レンズウエハ185Bおよび遮光ホルダウエハ187Bを接着材7でそれぞれ貼り合わせて光学素子ウエハモジュールとしてのレンズウエハモジュール189Bを作製することができる。この場合、第1レンズウエハ65Bと遮光ホルダウエハ187Bを先に、その光学面Aと遮光ホルダウエハ187Bの開口部が一致するように接着材7で貼り付けてから、その下側に第2レンズウエハ185Bを光学面A同士が一致するように後で貼り付けてもよい。また、第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ185Bを光学面A同士が一致するように先に接着材7で貼り付けてから、遮光ホルダウエハ187Bをその上側に、それらの光学面Aと遮光ホルダウエハ187Bの開口部が一致するように貼り付けてもよい。さらに、第1レンズウエハ65Bと第2レンズウエハ185Bからなるレンズウエハモジュールの表面側にそれらの光学面Aと遮光ホルダウエハ187Bの開口部が一致するように遮光ホルダウエハ187Bを接着材7で貼り付けてもよい。
次に、図15(g)に示すように、レンズウエハモジュール189Bをダイシングブレードやダイシングワイヤなどを用いて、各レンズ間のダイシングラインDLで一括切断してレンズ毎に個片化する。このとき、レンズウエハモジュール189Bの表面および裏面は切断保護テープおよび切断保持テープを貼り付けて行う。これによっても、レンズモジュール189を製造することができる。ただし、表面保護テープ9bを貼り付けず、切断後に切断保持テープ9aにレンズを貼り付けた状態のまま、スピン洗浄することにより、光学面Aを洗浄する方法もある。このように、切断保持テープ9aのレンズへの貼り付けは必須であるが、表面保護テープ9bのレンズへの貼り付けは必須ではない。表面保護テープがなくてもスピン洗浄によりレンズ表面をきれいにすることができる。したがって、レンズ表面およびレンズ裏面のどちらか一方がレンズ面(光学面A)よりもスペーサ部が高ければよい。
なお、本実施形態3では、例えば第1レンズ184と第2レンズ185の2枚の組レンズ(レンズモジュール186)、または、例えば第1レンズ184または第2レンズ185の一枚のレンズについて説明したが、これに限らず、光学素子としてのレンズを3枚以上用いて光学素子モジュールとしてのレンズモジュールを構成することもできる。レンズの代わりに他の光学素子であってもよい。他の光学素子として、プリズムや光学機能素子(例えばホログラム光学素子)などがある。これらのプリズムや光学機能素子(例えばホログラム光学素子)は、上記レンズの光学面Aに形成すればよい。
(実施形態4)
図16は、本発明の実施形態4として、本発明の実施形態1、2のセンサモジュール10または10Aまたは10B、または本発明の実施形態3のレンズおよびレンズモジュールを用いたセンサモジュール10Cを含む固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
図16において、本実施形態3の電子情報機器90は、上記実施形態1、2のセンサモジュール10または10Aまたは10B、または本発明の実施形態3のレンズおよびレンズモジュールを用いたセンサモジュール10Cからの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得る固体撮像装置91と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部92と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段93と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段94と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を印刷用に所定の信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力手段95とを有している。なお、この電子情報機器90として、これに限らず、固体撮像装置91の他に、メモリ部92と、表示手段93と、通信手段94と、プリンタなどの画像出力手段95とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
この電子情報機器90としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置(PDA)などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
したがって、本実施形態4によれば、この固体撮像装置91からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力手段95により良好にプリントアウト(印刷)したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部92に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
なお、上記実施形態4の電子情報機器90に限らず、本発明の電子素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器であってもよい。この場合のピックアップ装置の光学素子としては、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子(例えばホログラム光学素子)である。また、ピックアップ装置の電子素子としては、出射光を発生させるための発光素子(例えば半導体レーザ素子またはレーザチップ)および入射光を受光するための受光素子(例えばフォトIC)を有している。
なお、本実施形態1〜4では、特に詳細には説明しなかったが、スペーサ部の表面高さが、光学素子領域としてのレンズ領域の表面高さよりも高く構成されていることにより、製造プロセス過程において、光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面をより確実に綺麗に保つことができる本発明の目的を達成することができる。
以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜4を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜4に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜4の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、レンズや光学機能素子などの光学素子、複数のレンズや複数の光学機能素子などの光学素子モジュール、複数のレンズや複数の光学機能素子などの複数の光学素子がウエハ状に設けられた光学素子ウエハ、この光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュール、この光学素子ウエハまたは光学素子ウエハモジュールを切断して光学素子モジュールを作製する光学素子モジュールの製造方法、この光学素子ウエハまたは光学素子ウエハモジュールを電子素子ウエハとモジュール化する電子素子ウエハモジュール、この電子素子ウエハモジュールを一括切断して電子素子モジュールを作製する電子素子モジュールの製造方法および、この電子素子モジュールの製造方法によって作製した電子素子モジュール、この電子素子モジュールを用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置およびテレビジョン電話装置などの電子情報機器の分野において、光学素子領域の外周側に設けられたスペーサ部の表面高さが、その中央部の光学素子領域の表面高さよりも高く構成されているため、製造プロセス過程において、切断時に保持テープが光学素子領域の表面に付かないようにすると共に、保持テープの剥がれを防いで、切断時の切削水によるレンズ光学面への汚染を防ぎ、光学特性の低下を抑止することができて、光学的に機能する凸レンズ面などの光学素子表面を綺麗に保つことができる。
1、1A、1B 撮像素子ウエハモジュール(電子素子ウエハモジュール)
2 撮像素子(電子素子)
3 撮像素子ウエハ
31 外部接続端子
32 絶縁膜
4 樹脂接着層
5 透明支持基板
6、6A、6B レンズウエハモジュール(光学素子ウエハモジュール)
60 レンズモジュール
61、61A、61B 第1レンズ
61a、61b、62a、62b、61Ba、61Bb、62Ba、62Bb 突出部(スペーサ部)
61c 透明樹脂材料
61C,62C レンズ支持板
62、62A、62B 第2レンズ
63 上側金型
64 下側金型
65、65A、65B 第1レンズウエハ(光学素子ウエハ)
66、66A、66B 第2レンズウエハ(光学素子ウエハ)
7、7a 接着材
7b 空間部分
71,72 通気孔
8 撮像素子ウエハユニット
80 撮像素子ユニット
81 上側金型
82 下側金型
83 透明樹脂材料
84、84A、84B、84a、184,184A、184B、184a 第1レンズ
85、85A、85a,185,185A、185a 第2レンズ
86,86A 186,186A レンズモジュール
87,187 遮光ホルダ
88,89,188,189 レンズモジュール
187B 遮光ホルダウエハ
189B レンズウエハモジュール
9 切断保持テープ
9a 切断保持テープ
9b 表面保護テープ
10、10A、10B、10C 撮像素子モジュール(センサモジュール)
11 透明支持板
12、15 金型
13 レンズ用透明樹脂
13a 第1レンズ表面形状
13b 第1レンズ裏面形状
14 紫外線(UV)照射器
90 電子情報機器
91 固体撮像装置
92 メモリ部
93 表示手段
94 通信手段
95 画像出力手段
A 光学面
B 光学面外周端部
C 光軸
DL ダイシングライン
S 突出部の表面高さとレンズ領域(光学面A)の表面高さとの差
F1 平坦部
F2 環状の突出部

Claims (43)

  1. 中央部に光学面が設けられ、該光学面の外周側に所定厚さを持つスペーサ部が設けられた光学素子であって、該スペーサ部の表面高さが、該光学面の表面高さよりも高く構成されている光学素子。
  2. 前記スペーサ部は、前記光学面の一つ毎に設けられている請求項1に記載の光学素子。
  3. 前記スペーサ部は、前記光学面の外周端部から、該光学面領域を囲むように、該光学面の凸形状よりも突出した突出部または平坦部になっている請求項1または2に記載の光学素子。
  4. 前記突出部は、前記光学面の外周端部から、該光学面の凸形状よりも環状に突出しているかまたは、環状の一部として突出している請求項3に記載の光学素子。
  5. 個片化切断時に、上方を覆うように前記スペーサ部上に保持テープを貼り付ける場合に、該保持テープが前記光学面に付着しないように、該スペーサ部の表面高さが、該光学面の表面高さよりも高く構成されている請求項1に記載の光学素子。
  6. 前記光学面およびこれよりも突出した突出部または平坦部は、表面および裏面のうちの少なくともいずれかの面に設けられている請求項1または3に記載の光学素子。
  7. 前記環状の全部または一部の突出部は、そのトップ面が平坦面になっている請求項4に記載の光学素子。
  8. 前記スペーサ部の表面高さと前記光学面の表面高さとの差は20μm〜100μmの範囲内である請求項1または5に記載の光学素子。
  9. 前記スペーサ部の表面高さと前記光学面の表面高さとの差は、50μm±10μmである請求項1または5に記載の光学素子。
  10. 前記光学面および前記スペーサ部は透明樹脂材料により一括成型されている請求項1に記載の光学素子。
  11. 前記光学面はレンズ面である請求項1に記載の光学素子。
  12. 前記光学面は、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子面である請求項1に記載の光学素子。
  13. 前記光学面が直径1mm±0.5mmの円形である請求項1に記載の光学素子。
  14. 前記スペーサ部の更に外周側に段差部を介して接着材配置用の底部が設けられている請求項1に記載の光学素子。
  15. 前記透明樹脂材料の内部に、前記光学面に対応した箇所のみ貫通した貫通孔を有する支持板が配設されている請求項10に記載の光学素子。
  16. 前記支持板は、遮光性を有しており、前記貫通孔の外周部側は前記スペーサ部に対応し、該貫通孔の外周部側は、その更なる外周部側よりも厚さが厚く構成されている請求項15に記載の光学素子。
  17. 前記支持板の更なる外周部には、樹脂成形時に樹脂材料を逃がすための貫通部または/および凹部が設けられている請求項16に記載の光学素子。
  18. 請求項1〜17のいずれかに記載の光学素子を複数積層した光学素子モジュールであって、
    最も上側および最も下側のうちの少なくともいずれかの光学素子のスペーサ部は、その表面の高さが、当該光学素子の光学面の表面の高さよりも高く突出している光学素子モジュール。
  19. 前記複数の光学素子のうち、前記上側の光学素子と前記下側の光学素子のレンズ間隔は、該上側の光学素子のスペーサ部と、該下側の光学素子のスペーサ部の各平坦面が直に当接して規制されている請求項18に記載の光学素子モジュール。
  20. 前記上側の光学素子のスペーサ部と、前記下側の光学素子のスペーサ部との各平坦面の更に外周側の底部によって囲まれた空間部分に接着材が配置されて、該上側の光学素子と該下側の光学素子とが接着されている請求項18または19に記載の光学素子モジュール。
  21. 前記底部による空間部分は、前記接着材が接着時に上下の光学素子底部に挟まれて広がるのに十分なスペースを有している請求項20に記載の光学素子モジュール。
  22. 前記接着材は、前記光学面の外側で、ダイシングラインに沿った四角形の内側に所定幅で設けられており、該四角形状の接着材の角部または/および辺部に通気孔が設けられている請求項20または21に記載の光学素子モジュール。
  23. 前記光学面の外側で、ダイシングラインに沿った四角形の内側に所定幅で、樹脂硬化後も接着性が残るごみ取り用の接着材が更に設けられている請求項20〜22のいずれかに記載の光学素子モジュール。
  24. 前記ごみ取り用の接着材の一部または全部は、前記通気孔に内側で対向するように設けられている請求項23に記載の光学素子モジュール。
  25. 前記接着材は、遮光性を有している請求項20に記載の光学素子モジュール。
  26. 前記光学面以外の上面および、前記複数の光学素子の側面のうち少なくとも該上面を遮光する遮光ホルダを有する請求項18に記載の光学素子モジュール。
  27. 請求項1〜17のいずれかに記載の光学素子の前記光学面以外の上面および側面のうち少なくとも該上面を遮光する遮光ホルダを有する光学素子モジュール。
  28. 請求項1〜17のいずれかに記載の光学素子を2次元状に複数個一括成形して配設した光学素子ウエハ。
  29. 請求項28に記載の光学素子ウエハを前記光学面を一致させて複数積層した光学素子ウエハモジュール。
  30. 請求項18〜25のいずれかに記載の光学素子モジュールを2次元状に複数配設した光学素子ウエハモジュール。
  31. 請求項28に記載の光学素子ウエハ、該光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュールまたは請求項30に記載の光学素子ウエハモジュールの表面側および裏面側のうちの少なくともいずれかに保持テープを貼り付る工程と、
    該光学素子ウエハまたは該光学素子ウエハモジュールをダイシングラインに沿って一括切断して個片化する切断工程とを有する光学素子モジュールの製造方法。
  32. 複数の電子素子が配設された電子素子ウエハと、
    該電子素子ウエハ上の所定領域に形成された樹脂接着層と、
    該電子素子ウエハ上を覆い、該樹脂接着層上に固定された透明支持基板と、
    該複数の電子素子のそれぞれに各光学素子が対応するように該透明支持基板上に接着された請求項28に記載の光学素子ウエハ、該光学素子ウエハを複数積層した光学素子ウエハモジュールまたは請求項30に記載の光学素子ウエハモジュールを有する電子素子ウエハモジュール。
  33. 最も下側の光学素子ウエハと前記電子素子との間隔は、該最も下側の光学素子ウエハのスペーサ部と前記透明支持基板との各平坦面が直に当接して規制されている請求項32に記載の電子素子ウエハモジュール。
  34. 前記最も下側の光学素子ウエハのスペーサ部の平坦面の更に外周側の底部と前記透明支持基板とによって囲まれた空間部分に接着材が配置されて、該最も下側の光学素子ウエハと該透明支持基板が接着されている請求項32または33に記載の電子素子ウエハモジュール。
  35. 前記底部による空間部分は、前記接着材が接着時に上下から挟まれて広がるのに十分なスペースを有している請求項34に記載の電子素子ウエハモジュール。
  36. 前記電子素子は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子である請求項32に記載の電子素子ウエハモジュール。
  37. 前記電子素子は、出射光を発生させるための発光素子および入射光を受光するための受光素子である請求項32に記載の電子素子ウエハモジュール。
  38. 請求項32に記載の電子素子ウエハモジュールにおける前記光学素子ウエハまたは前記光学素子ウエハモジュールの表面側に保持テープを貼り付る工程と、
    該電子素子ウエハモジュールを前記電子素子ウエハ側からダイシングラインに沿って一括切断して個片化する切断工程を有する電子素子モジュールの製造方法。
  39. 複数の電子素子が配設された電子素子ウエハ上を覆うように透明支持基板を樹脂接着層により接着固定して撮像素子ウエハユニットを作製する撮像素子ウエハユニット作製工程と、
    該撮像素子ウエハユニットを該電子素子ウエハ側からダイシングラインに沿って一括切断して撮像素子ユニットに個片化する切断工程と、
    請求項31に記載の光学素子モジュールの製造方法により製造された光学素子モジュールを、該撮像素子に光学素子が対応するように撮像素子ユニットに貼り付ける工程とを有する電子素子モジュールの製造方法。
  40. 請求項32〜37のいずれかに記載の電子素子ウエハモジュールから一または複数個毎に切断された電子素子モジュール。
  41. 請求項36に記載の電子素子ウエハモジュールから切断されて個片化された電子素子モジュールをセンサモジュールとして撮像部に用いた電子情報機器。
  42. 請求項37に記載の電子素子ウエハモジュールから切断されて個片化された電子素子モジュールを情報記録再生部にに用いた電子情報機器。
  43. 請求項39に記載の電子素子モジュールの製造方法により製造された電子素子モジュールを用いた電子情報機器。
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