JPS61124901A - 色分解フイルタ−の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はＶＴＲなどのカラーテレビカメラの心臓部に用
いられるＣＣＤ　（電荷結合型素子）に代表される固体
撮像素子用色分解フィルターに関する。

具体的には色分解フィルター層を直接固体撮像素子の受
光部の上に設けるタイプにおいてフィルター層の裏面に
無機化合物膜を反射防止膜とじて形成させる事を特徴と
する固体撮像素子用色分解フィルターの製造方法に関す
る。

〈従来の技術〉 第４図と従来の固体撮像素子用色分解フィルタ輝 −の例を示す様式断面図を示し、第５図に従来の色分解
フィルターを固体撮像装置に組み込んだ際の様子を示す
。

これによれば、固体撮像素子（６）の受光部（上面）に
フィルター層（３）を接して色分解フィルター（１）が
接着剤層（７）を介して貼り合わされている。固体撮像
素子（６）からは導線（９）およびリードフレーム（８
）ヲ経由して固体撮像素子パッケージの外部へ画像に関
する電気信号を伝えられるように構成されている。この
固体撮像装置（５）にはカメラのレンズ系（図示せず）
を通過した光線が封止ガラス板ａ〔を通り色分解フィル
ター（１）へ入射（１すするものであるが従来の色分解
フィルターはガラス透明基板（２）の片側（入射光とは
逆側）にフィルター層が形成されているだけでフィルタ
ー層の奥面はガラス透明基板（２１そのものであった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のように、従来の色分解フィルター（１）は第４図
のような構成をしているため色分解フィルター（１）へ
到達する入射光αＢの一部分はガラス透明基板（２）上
で反射０１シてしまい、フィルター層（３）もしくは固
体撮像素子（６）に達する有効な光量を下げる結果とな
っていた。

色分解フィルター（１）に使用されるガラスの材質は石
英ガラス、低膨張ガラス、硼珪酸塩系ガラスまたはソー
ダライムガラス等を代表とする通常ガラスが用いられる
が、たとえば、ｏ、５鎮厚の硼珪酸塩系ガラスの場合、
両面で８．２％程度の反射があり、有効な光の損失につ
ながっていた。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は以上のような欠点を改良すべくできるだけ反射
率の低い色分解フィルター−の製造方法を提供するもの
である。具体的にはフィルター層の反対面に反射防止層
として真空蒸着法やスパッター蒸着あるいはイオンブレ
ーティング法等の真空雰囲気下で蒸着することから得ら
れる無機化合物膜を形成させる事を特徴とする。

ここで本発明の製造方法によって得られる色分解用カラ
ーフィルター〇一実施例を第１図に従って詳細に説明す
る。

まず、ガラス透明基板（２）は前記したように０５〜１
．　Ｏｒｔｅａ程度の厚みを有し材質としては石英ガラ
ス、低膨張ガラス、硼珪酸塩系ガラス、またはソーダラ
イムガラス等を代表とする通常ガラスが用いられる。こ
のようなガラス透明基板（２）の片面に、色分解用のフ
ィルター層（３）が設けられる。該フィルター層（３）
は特公昭５２−１７３７５号公報や特公昭５２−１７３
７６号公報において公知のようにゼラチン、低分子量ゼ
ラチン、グリユー、カゼイン等の水溶性樹脂の感光材料
が光硬化した薄膜を染料にて染色した有機樹脂系のフィ
ルター層があるがそのほかＴ　ｉ　０２〜５ｉｆｔに例
示されるような高屈折基の薄膜と低屈折率の薄膜を互（
・違いに１０〜２０層程度積層してなる無機の干渉フィ
ルター層も当然採用できる。

フィルター層（３）はその厚さは１０μ程度もしくはそ
れ以下であり、第１図ではその厚みを透明基板（２）と
比べて非常に誇張して画かれている。しかも、第１図か
らは明らかでないが所望の色数、例えば、シアン、イエ
ローの２色あるいは赤、緑、青等の３色が所望のパター
ンすなわち、固体撮像素子の受光部の形状に対応して設
けられているものである。

多くの場合、透明基板（２）の片面には色分解用のフィ
ルター層（３）のみならずフィルター層（３）の表面を
保護するためのオーバーコートｌ１ｌｉｌが付加されて
いたり、あるいは各色のフィルター層の間隙や周辺に光
速光層が設けられているものであり、フィルター層（３
）と透明基板（２）のみからなる色分解フィルターとい
うものは例が少ない。しかしながらフィルター層（３）
についてこのような付加的要素は従来公知のものであり
１本発明はこれら従来公知の色分解フィルターの全てに
ついてあてはまるものである事は言うまでもない。また
側面に遮光層と称する有機物質あるいは金属膜がコーテ
ィングされているものもあり、第１図忙は示して（・な
いが、これらも本発明の色分解フィルターに含める事が
出来る。

このような第１図に示す色分解フィルターの裏面には無
機化合物膜が真空蒸着法にて反射防止層（４）として設
けられている。この薄膜の材質はフッ化マグネシウム（
ＭｇＦ２）二酸化ケイ素（Ｓ１０２）アルミナ（Ａｌｔ
　Ｏｓ　）、酸化チタン（ＴＩＯ２）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯ，）等から選ばれる。これらは透明基板（２
）の屈折率や望まれる反射防止層から適当なものが選ば
れるが、単体であっても、何種類か組み合わせても良い
。

本発明の固体撮像素子用色分解フィルターの製造方法を
工程順に示す図面の第５図（ａｔ〜（ｄ）に基いて以下
詳細に説明する。

第６図（ａｌに示すように固体撮像素子用色分解フィル
ターは「多面付け」と称してフィルター製造段階では一
枚の犬ぎな透明基板（２ａ）の上面に色分解用のフィル
ター層（３ａ）を多数形成する工程がある。そして保護
膜（１３を施す。この保護膜（１３１は、反射防止層を
形成するときの汚れ防止や〕イルターを１個毎に断裁す
る際の断裁用冷却液や発生するガラスくずによりフィル
ター層（３）が汚染されるのを防いでいるものである。

しかしこの保護膜０Ｊは、真空雰囲気のもとで蒸着して
反射防止層を形成するとぎクリーン度の高い雰囲気で行
なう場合は必要でなく、断裁時にのみ必要となる。この
場合、保護膜（１３１を施す工程は反射防止層を形成さ
せた後になる。

第３図（ｂｌは反射防止層（４ａ）を形成させた図であ
る。反射防止層（４ａ）の形成は真空蒸着法スパッター
蒸着法、イオンブレーティング法から選択して行なう。

フィルター層（３）がゼラチン、グリユーカゼイン等の
水溶性樹脂の感光材料が光硬化した薄膜を染料にて染色
した有機樹脂系である場合、耐熱温度が１５０℃以下の
ため、単層反射防止膜として最適なフッ化マグナシウム
（ＭｇＦ２）は蒸着時に３００℃以上の温度がかかるた
め不適当であり、この場合、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）
、アルミナ（Ａ１２０３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、
酸化ジルコニウム（Ｚｒ０２）などの材料の組み合せす
なわち、多層反射防止膜を施す事になる。

いずれにしろ、これらの材料は、電子ビーム加熱方式あ
るいは抵抗加熱方式により、真空度１０−２〜１０　　
　ｔｏｒｒの雰囲気中を蒸発する事になり。

１０〜１００順程度離れたところに位置する被蒸着材料
（ガラス面）に堆積するわけである。

膜厚の管理は光学系モニターで行ない所定の膜厚になる
まで蒸着を何回と繰り返すわけである。

耐熱性のある無機干渉フィルターの場合は、前記したよ
うに高熱のかかるフッ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）単層
、のものが使え便利である。また、第５図（ａ）′→（
ｂｌのように、ガラス透明基板（２ａ）の片面に反射防
止層（４ａ）を予め形成させその後にフィルター層（５
ａ）を形成させるプロセスでは、上記のフッ化マグネシ
ウム（ＭｇＦ２）も使う事が出来るわけである。

多層膜の場合、中位の屈折率の蒸着物質が必要であるが
、耐久性のよい安定な物質がないため、このうちの一層
を酸化チタン（ＴｉＯｚ　）　／二酸化ケイ＃（ＳｉＯ
ｔ　）　／酸化チタン（ＴｉＯ２）に代表される三層の
耐久性の良い等両膜におぎかえる事ができる。

以上のようにフィルター層（３）の裏面に反射防止層（
４）が形成された多面付は固体撮像素子用色分解フィル
ターを次に１個毎に断裁を行なう。

前記したように、色分解フィルター層（３）の上に烹 はウレタン系樹脂あるいは塩ピ壽樹脂から成る保護膜α
Ｊを断裁用冷却液や断裁時に発生するガラスくずにより
フィルター層（３）が汚染されるのを防ぐ目的でコーテ
ィングする。また、下面すなわち、反射防止層（４）側
には例えば粘着層α滲を有する塩化ビニル樹脂フィルム
等の伸張性フィルム膜（１５を貼着する。第６図（Ｃ）
はダイシング装置等で各色分解フィルター層（３ａ）の
間に断裁溝（１６１が形成された状態である。

この後、粘着層を有する伸張性フィルム膜（１５）から
個々の色分解フィルター（１）を剥離し、しかる後。

セロテープなど粘着性を有するテープにて保護膜０３１
から剥せば第３図（ｄｌに示すように個々に分離独立し
た色分解フィルター（１）であってフィルター層（３）
の裏面には真空蒸着法にて反射防止層（４）が形成され
たものが得られる。

〈作用〉 ガラスの反射防止膜は単層反射防止膜を例にとって述べ
ると次の二つの条件を満たしたとぎ反射がゼロになると
されている。

ｎ＝５　・・・ｎ：薄膜屈折率　　ｎｇニガラス下地屈
折高ｎｄ＝λ／４・・・ｄ：膜厚　　　　λ：波　長蒸
着物質とし℃は屈折寵が安定し、耐久性のすぐれるもの
が求められるが、フッ化マグネシウム（ｒｔ：１．３８
）が最適である。

また二層膜はｎｄの値がλ／４−λ／４型、λ／４−λ
／２型、多層膜においてはλ／４−λ／４型、λ／４−
λ／２−λ／４　型などの組合せが光の干渉を打ち消す
構成モあり１反射光を抑えその結果、透過光が増すよう
になる。

本発明の固体撮像素子用色分解フィルターのように片面
に反射防止膜を形成させた場合でも、０．５馴厚の硼硅
酸環系ガラスの場合、理論的に片面で４．１％程度カッ
トでき、反対側のフィルター層に到達する透過光の量が
増すようになる。

〈実施例１〉 厚さ０．５鵡、直径５　ｉｌｔｃＨの硼硅酸環系ガラス
（ショット社、テンパックス・・・屈折率ｎｄ（波長５
８７．８６ｎｍ）＝１．４７１８７、ηｅ（５４６，ｏ
　７ｎｍ）＝１．４７３５８．　Ｔｌ１（３６５，０１
ｎｍ）＝１．４８９０１）からなる透明基板上に１辺約
１０Ｈの角形フィルター層を公知の方法にて２４個多面
付けしたものに対して、表面フィルター側に易剥離性塗
膜となるコート材［東洋インキ製造■ウレタン系樹脂Ｐ
ｕ　−８０５−２９４Ｊな塗布して乾燥し保護膜とした
。

この後、真空薄膜形成装置（真空蒸着機、真空器械工業
■製ＣＥＳ−３）に上記サンプルをフィルター層とは反
対のガラス面を蒸発源に対向させ５０枚セットした。ま
ず真空度を２Ｘ１０　　ｔｏｒにし、・・ロゲンランプ
にてガラス透明基板を約１００℃に加熱した後波長（−
Ｘ）が４４０　ｎｍの領域でガラス基板の屈折率（ｒｌ
　）ｘ膜厚（ｄ）＝λ／４になるような等両膜を形成さ
せた。等両膜は酸化チタン（ＴｉＯ２）／二酸化ケイ素
（Ｓ１０２）／酸化チタン（Ｔｉ０２）の三層からなり
、それぞれ、５４秒、２７秒、４７秒の時間だけ蒸着し
た。次に同じ真空槽で酸化チタン（Ｔ　＋　０２　）　
ヲｎｄ　＝λ／２となるように５分１２秒かけて電子ビ
ーム加熱方式の真空蒸着を行ない、さらに二酸化ケイ系
（ＳｉＱ　）をλ／４となるように５６秒かけて蒸着な
行なった。

蒸着の後、伸張性のポリ塩化ビニルフィルムの片面に粘
着層を設けた伸張性テープ５ＰＶ−２２４（日東電工■
商品名）と透明基板の下面（反射防止層が形成された面
）とを貼り合せた。この後、６００メツシユのレジンブ
レードを用いた断裁機により表面より断裁溝を入れ前記
の伸張性テープの端部な引張り第３図（ｃ）の状態とし
た。

この後、色分解フィルターの裏面に付着していた伸張性
テープ及び表面の保護膜な剥離する事により、フィルタ
ー層とは反対面に反射防止層が形成された固体撮像素子
用色分解フィルターが得られた。この色分解フィルター
は第６図のグラフ図に示すように、従来の反射防止層が
形成されていないものと比べると日立自記分光光度計５
４０で測定して可視光領域（４００〜７ｏｏｎｍ）で従
来のものが両面で８．２〜８．３％の反射率があったも
のが水沫では４．２〜５．１％に下がり、その結果、フ
ィルター層に到達する光が３〜４％ぐらい増加し光をよ
り有効利用する事が出来るようになった、〈実施例２〉 厚さ１．Ｑａ、直径４１ｎｃｈの硼硅酸環系ガラス（シ
ｗット社、テンパックス・・・屈折率ｎ−ｄ　　（波長
５８７、８６　ｎｍ　）　＝　１．４７１８、Ｈｅ（５
ａ６．０７ｎｍ）＝　１．４７５５８、ｎｌ（３６５，
０１ｎｍ）＝１．４８９０１　）からなる透明基板に真
空蒸着法でフッ化マグネシウム（’ＭｇＦ’、）を形成
させた。

装置は真空器械工業（樽製のＣＥＳ−５を用〜・。

上記ガラス透明基板を４０個セットしまず真空度を２Ｘ
１０−’ｔｏｒｒにした後透明基板を赤外線ヒーターを
用い３５０℃に加熱した。蒸発リース内にフッ化マクネ
シウム（ＭｇＦｔ　９９．９％ペレット１０φ×イ：フ
ルウチ化学■製）を入れ電子ビーム加熱方式により蒸発
させた。波長（λ）が５７０ｎｍのとｉｌ”ｌｄ＝λ／
４になるように２分２５秒蒸着し反射防止膜を形成した
。

この後、１辺約１０１＋ＯＲの角形のフィルター層を公
知の方法にて４２個多面付けしたものに対して表面フィ
ルター側に易剥離性塗膜となるコート材「シリテクト■
：米国コントライン社製商品名」を塗布して乾燥し保護
膜とした。また、伸張性のポリ塩化ビニルフィルムの片
面に粘着層を設けた伸張性テープ５ＰＶ−２２４（日東
電工■商品名）と透明基板の下面（反射防止層ｈ′−形
成された面）とを貼り合せた。この後、６００メツシユ
のレジングレードを用いた断裁機により１表面より断裁
溝を入れ前記の伸張性テープの端部を引張り第３図［ｃ
ｌの状態とした。

この後、色分解フィルターの裏面に付着していた伸張性
テープ及び表面の保護膜を剥離する事によりフィルター
層とは反対面に反射防止層が形成された固体撮像素子用
色分解フィルターが得られた。

この色分解フィルターは第７図のグラフ図に示すように
その反射惠を測定（日立自記分光光度計３４０）すると
従来のものが両面で１３〜７７％あったものが、水沫で
は可視光の長波長側（５００〜７００　ｎｍ）で６．２
〜６５％に下がりその結果この波長領域でフィルター層
に到達する光が少なくとも約１％ぐらい増加し光をより
有効利用する事が出来るようになった。

〈発明の効果〉 以上説明し・址よ５に≠発明め合分解つ（ルターはフィ
ルター層と反対面に反射防止層が形成されている事でレ
ンズを通ってくる光の反射を抑える事が出来、いままで
反射していた１〜４％ぐらいの光量をフィルター層まで
到達させるようになり光を有効利用する事が出来るよう
になった。

反射防止率は、各波長で多少異なるが、これは、色分解
フィルターの各色の分光特性曲線の許容範囲の入るもの
で影響はほとんどない。

したがって、第２図に示すように、本発明による固体撮
像素子用色分解フィルターを固体撮鐵装置に組み入れた
場合、図から明らかのように、反射防止層が色分解フィ
ルターの入射光ａｔ＞側に付いているため、出来るだけ
反射光（１２＋を抑える事が出来るわけである。

したがって、フィルター層に到達する光量が増すわけで
従来よりより感度の高い固体撮隙装置を供給できるよう
になる。この事は、ＶＴＲなどのカラーテレビカメラ業
界に与える影響は犬のものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による固体撮像素子用色分解フィルタ
ーの一実施例を示す模式断面図である。 第２図は、本発明による色分解フィルターを固体撮隙装
置に組み込んだ際の様子を示す説明図である。 第３図（ａｔ〜（ｄｉは、本発明による色分解フィルタ
ーの製造方法の一例を工程順に示す説明図である。 第４図は、従来の固体撮像素子用色分解フィルターの一
例を示す模式断面図である。 第５図は、従来の色分解フィルターを固体撒帥装置に組
み込んだ際の様子を示す説明図である。 第６図は、実施例１により反射防止膜を設けた透明基板
の光反射率と従来の透明基板の光反射率とを比較するグ
ラフ図である。 第７図は、実施例２により反射防止膜を設けた透明基板
の光反射率と従来の透明基板の光反射率とを比較するグ
ラフ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガラス透明基板（２）の片面に少なくとも色分解用フ
   ィルター層（３）を所定の色数で所望のパターン状に形
   成させる前あるいは後にフィルター層の反対面へ無機化
   合物を真空雰囲気下で蒸着して得られる反射防止層（４
   ）を形成させる事を特徴とする色分解フィルター（１）
   の製造方法。