KR101985813B1 - 광학 소자 - Google Patents
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Abstract
[과제] 유리 기판의 표면을 조면화시키지 않고, 엣지가 깨끗한 차광판(차광부)이 형성된 광학 소자를 제공한다.
[해결 수단] 고체 촬상 소자가 내장된 촬상 장치에 사용되는 광학 소자가 고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사되는 입사면과, 이 입사면에 입사된 광이 투과되어 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하는 투명 기판과, 입사면 및 출사면의 적어도 일방의 면 위를 피복하도록 형성된 에칭 스토퍼층과, 투명 기판의 중심부에 형성되어, 광의 일부를 투과하는 투광부와, 투광부의 외주를 프레임 형상으로 둘러싸도록, 에칭 스토퍼층 위에 형성되어, 광의 일부를 차광하는 차광부를 구비한다.
[해결 수단] 고체 촬상 소자가 내장된 촬상 장치에 사용되는 광학 소자가 고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사되는 입사면과, 이 입사면에 입사된 광이 투과되어 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하는 투명 기판과, 입사면 및 출사면의 적어도 일방의 면 위를 피복하도록 형성된 에칭 스토퍼층과, 투명 기판의 중심부에 형성되어, 광의 일부를 투과하는 투광부와, 투광부의 외주를 프레임 형상으로 둘러싸도록, 에칭 스토퍼층 위에 형성되어, 광의 일부를 차광하는 차광부를 구비한다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자의 전면에 배치되는 광학 소자로서, 특히 고체 촬상 소자를 수납하는 패키지의 전면에 부착되어, 고체 촬상 소자를 보호함과 아울러 투광창으로서 사용되는 커버 유리나, 고체 촬상 소자의 시감도 보정에 사용되는 근적외선 컷 필터 등의 광학 소자에 관한 것이다.
최근, CCD나 CMOS 등의 고체 촬상 소자를 내장한 촬상 모듈이 휴대전화나 정보 휴대 단말 기기 등에 사용되고 있다. 이러한 촬상 모듈은 고체 촬상 소자를 수용하는 세라믹이나 수지제의 사각용기 형상의 패키지와, 패키지의 주연부에 자외선 경화형 접착제로 고착되고, 고체 촬상 소자를 밀봉하는 커버 유리를 구비하고 있다.
또한 일반적으로 고체 촬상 소자는 근자외역으로부터 근적외역에 걸치는 분광 감도를 가지고 있기 때문에, 입사광의 근적외선 부분을 커트하여 인간의 시감도에 가까워지도록 보정하는 근적외선 컷 필터를 구비한 촬상 모듈도 실용에 제공되고 있다. 그리고, 촬상 모듈 전체의 사이즈를 작게 하기 위하여, 커버 유리와 근적외선 컷 필터의 기능을 복합화한 커버 유리도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
또한 이러한 커버 유리 등의 광학 부품을 고체 촬상 소자의 전면(즉, 고체 촬상 소자를 향하는 광의 광로 중)에 배치하면, 커버 유리의 측면 등에서 반사한 광이 고체 촬상 소자의 촬상면에 입사됨으로써, 플레어나 고스트 등이 발생한다고 하는 문제가 생기기 때문에, 커버 유리와 고체 촬상 소자 사이에 차광판을 설치하여, 고스트 등의 원인이 되는 광의 광로를 차단하는 구성도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2).
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
특허문헌 2에 기재된 차광판은 Cr(크롬) 등의 흑색의 금속을 커버 유리에 증착함으로써, 커버 유리와 일체로 형성되어 있다. Cr을 커버 유리에 증착하는 방법으로서는 소위 포토리소그래픽법을 사용할 수 있으며, (1) 유리 기판 위에 Cr을 증착하는 공정, (2) 레지스트 패턴 형성 공정, (3) Cr의 에칭 공정(패터닝 공정), (4) 레지스트 박리 공정을 거침으로써 유리 기판 위에 원하는 차광판을 형성할 수 있다.
그렇지만, 이와 같이 에칭에 의해 차광판을 형성하는 경우, 유리 기판 위에 에칭 잔류물이 없고, 엣지가 깨끗한 차광판을 형성하려고 하면, 상기 (3) Cr의 에칭 공정(패터닝 공정)에서, 유리 기판 전체를 비교적 장시간에 걸쳐 에칭액에 담그지 않으면 안 되기 때문에, 에칭액에 의해 Cr뿐만 아니라 유리 기판의 표면이 깎여, 조면화(粗面化)되어 버린다고 하는 문제가 있다. 그리고, 유리 기판의 표면이 조면화되면, 고체 촬상 소자를 향하는 광이 유리 기판의 표면에서 흐트러져 버려, 투과율의 저하, 플레어의 발생, 해상도의 저하와 같은 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 유리 기판의 표면을 조면화시키지 않고, 엣지가 깨끗한 차광판(차광부)이 형성된 광학 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광학 소자는 고체 촬상 소자가 내장된 촬상 장치에 사용되는 광학 소자로서, 고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사되는 입사면과, 이 입사면에 입사된 광이 투과되어 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하는 투명 기판과, 입사면 및 출사면의 적어도 일방의 면 위를 피복하도록 형성된 에칭 스토퍼층과, 투명 기판의 중심부에 형성되어, 광의 일부를 투과하는 투광부와, 투광부의 외주를 프레임 형상으로 둘러싸도록, 에칭 스토퍼층 위에 형성되고, 광의 일부를 차광하는 차광부를 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 투명 기판 위에 에칭 스토퍼층이 형성되어 있기 때문에, 포토리소그래픽법에 의해 차광부를 형성한 경우에, 에칭 스토퍼층에 의해 에칭이 스톱되어, 에칭액에 의해 투명 기판의 표면이 깎이지 않는다. 따라서, 투명 기판의 표면이 조면화되지 않아, 투명 기판의 표면에 입사되는 광의 흐트러짐을 방지할 수 있고, 고체 촬상 소자로부터는 해상도가 높은 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한 에칭 스토퍼층에 의해 에칭을 확실하게 스톱시킬 수 있기 때문에, 광학 소자 전체를 비교적 장시간에 걸쳐 에칭액에 담글 수 있어, 에칭 잔류물이 없어, 에지가 깨끗한 차광부를 형성할 수 있다.
또한 광학 소자는 적어도 투광부를 덮는 기능막을 더 구비할 수 있다. 이 경우, 기능막은 반사 방지, 적외선 컷, 자외선 컷 중 적어도 1개 이상의 기능을 갖는 광학 박막인 것이 바람직하다.
또한 기능막은 Al2O3, ZrO2, MgF2가 차례로 적층된 반사방지막인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 광학 소자의 표면에 입사되는 광의 반사가 억제되기 때문에, 고체 촬상 소자에서 광의 받아들임 효율이 상승한다.
또한 에칭 스토퍼층이 SiO2, Al2O3 또는 ZrO2의 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 광의 중심 파장을 λ라고 했을 때, 에칭 스토퍼층의 광학 막 두께가 대략 λ/2인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 에칭 스토퍼층이 광학 소자의 광학 성능에 영향을 주지 않고, 또한 광학 소자의 표면에 기능막을 형성하는 경우, 막 설계가 용이하게 된다.
또한 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 투명 기판의 판 두께에 대하여 0.3∼200.0ppm이 되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 에칭 스토퍼층의 막 응력에 의한 투명 기판의 휨이 억제된다.
또한 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것이 바람직하다.
또한 차광부가 적어도 Cr을 포함하는 박막에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한 차광부가 포토리소그래픽법을 사용한 에칭에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한 투광부의 면적이 고체 촬상 소자의 수광면의 면적보다도 큰 것이 바람직하다.
또한 광학 소자는 고체 촬상 소자를 수용하는 패키지의 전면에 부착되는 커버 유리인 것이 바람직하다.
또한 투명 기판은 근적외선 영역의 파장의 광을 흡수하는 근적외선 흡수 유리인 것이 바람직하다. 또한 이 경우, 근적외선 흡수 유리는 Cu2+를 함유하는 불소인산염계 유리, 또는 Cu2+를 함유하는 인산염계 유리로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 고체 촬상 소자의 분광 감도가 인간의 시감도에 가까워지도록 보정된다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 유리 기판의 표면을 조면화시키지 않고, 엣지가 깨끗한 차광부가 형성된 광학 소자가 실현된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리를 탑재한 고체 촬상 디바이스의 구성을 설명하는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 제 1 변형예의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 제 2 변형예의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리를 탑재한 고체 촬상 디바이스의 구성을 설명하는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 제 1 변형예의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리의 제 2 변형예의 구성을 설명하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 커버 유리(100)(광학 소자)의 구성을 설명하는 도면으로, 도 1(a)는 커버 유리(100)의 평면도이며, 도 1(b)는 종단면도이다. 또한 도 2는, 본 실시형태의 커버 유리(100)에 의해, 고체 촬상 소자(200)의 패키지(300)의 개구부가 밀봉된 고체 촬상 디바이스(1)의 구성을 설명하는 종단면도이다. 본 실시형태의 커버 유리(100)는 고체 촬상 소자(200)를 수납하는 패키지(300)의 전면(즉, 개구부)에 부착되어(도 2), 고체 촬상 소자(200)를 보호함과 아울러 투광창으로서 사용되는 광학 소자이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 커버 유리(100)는 직사각형 판 형상의 외관을 보이고 있고, 유리 기재(101)(투명 기판)와, 유리 기재(101) 위에 형성된 에칭 스토퍼층(103)과, 에칭 스토퍼층(103) 위에 형성된 차광막(105)(차광부)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 에칭 스토퍼층(103) 및 차광막(105)이 형성된 유리 기재(101)의 일방면(도 1(b)에서 상측의 면)측이, 커버 유리(100)가 패키지(300)에 부착되었을 때, 고체 촬상 소자(200)를 향하는 광이 입사되는 입사면(101a)이 되고 있고, 유리 기재(101)의 타방 면(도 1(b)에서 하측의 면)측이 입사면(101a)에 입사된 광이 출사되는 출사면(101b)이 되고 있다. 또한, 커버 유리(100)의 사이즈는 커버 유리(100)가 부착되는 패키지(300)의 사이즈에 따라 적당하게 설정되지만, 본 실시형태에서는, 6mm(가로 방향)×5mm(세로 방향)로 설정되어 있다.
본 실시형태의 유리 기재(101)는 Cu2+를 함유하는 적외선 흡수 유리(Cu2+를 함유하는 불소인산염계 유리 또는 Cu2+를 함유하는 인산염계 유리)이다. 일반적으로, 불소인산염계 유리는 우수한 내후성을 가지고 있어, 유리 중에 Cu2+를 첨가함으로써 가시광역의 높은 투과율을 유지한 채 근적외선을 흡수할 수 있다. 이 때문에, 유리 기재(101)가 고체 촬상 소자(200)에 입사되는 입사광의 광로 중에 배치되면, 일종의 로 패스 필터로서 기능하여, 고체 촬상 소자(200)의 분광 감도가 인간의 시감도에 가까워지도록 보정된다. 또한, 본 실시형태의 유리 기재(101)에 사용되는 불소인산염계 유리는 공지의 유리 조성을 사용할 수 있지만, 특히 Li+, 알칼리 토류 금속 이온(예를 들면, Ca2+, Ba2+ 등), 희토류 원소 이온(Y3+나 La3+ 등)을 함유하는 조성인 것이 바람직하다. 또한 본 실시형태의 유리 기재(101)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 소형 경량화를 도모하는 관점에서, 0.1∼1.0mm의 범위가 바람직하다.
에칭 스토퍼층(103)은 후술하는 패터닝 공정에 있어서, Cr(크롬) 박막을 에칭할 때, 에칭액에 의해 유리 기재(101)의 입사면(101a)이 깎여서, 조면화 되어 버리는 것을 방지하기 위한 에칭 스토퍼로서 기능하는 박막이다. 본 실시형태에서는, 에칭 스토퍼층(103)은 투광성을 갖는 SiO2의 박막이며, 후술하는 바와 같이, 유리 기재(101)의 입사면(101a) 위에 스퍼터링법이나 진공증착법 등에 의해 형성된다. 또한, 에칭 스토퍼층(103)으로서는 적어도 가시광의 파장 영역에서 광투과율이 높은(즉, 투명한) 박막이 바람직하고, 재료로서는, 예를 들면, SiO2 대신에, Al2O3 또는 ZrO2를 사용할 수 있다. 또한 에칭 스토퍼층(103)의 막 두께는 에칭 스토퍼로서 기능하는 범위 내에서 자유롭게 설정할 수 있지만, 커버 유리(100)의 광학 성능에 영향을 주지 않고, 또한 커버 유리(100) 위에 기능막을 형성하는 경우의 설계의 용이함을 고려하여, 본 실시형태에서는, 대략 λ/2(λ는 중심 파장(설계 파장))의 광학 막 두께로 설정하고 있다.
차광막(105)은 에칭 스토퍼층(103) 위에 증착된 Cr(크롬)의 박막이며, 입사면(101a)에 입사되는 입사광의 일부를 차광하여, 고스트 등의 원인이 되는 불필요광을 제거하는 기능을 가지고 있다. 차광막(105)은, 커버 유리(100)를 평면으로 보았을 때, 유리 기재(101)의 외형을 따라 프레임 형상으로 형성된다. 즉, 본 실시형태의 커버 유리(100)에는, 중앙부에 직사각형 형상으로 형성되고, 입사면(101a)으로부터 입사되는 광이 출사면(101b)으로 투과되는 투광부(T)와, 투광부(T)를 프레임 형상으로 포위하도록 형성되고, 입사면(101a)에 입사되는 광을 차광하는 차광부(S)가 형성되어 있다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 본 실시형태의 차광막(105)은 소위 포토리소그래픽법에 의해 형성된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 커버 유리(100)는 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 고체 촬상 소자(200)를 수용하는 사각용기 형상의 패키지(300)의 개구부를 막도록 부착되고, 접착제(도시하지 않음)에 의해 고정된다. 커버 유리(100)가 패키지(300)에 부착되면, 고체 촬상 소자(200)에 입사되는 입사광의 광로 중에 배치되지만, 상기한 바와 같이, 커버 유리(100)에는 차광부(S)(즉, 차광막(105))가 형성되어 있기 때문에, 고체 촬상 소자(200)에 불필요광이 입사되지 않아, 고스트나 플레어가 발생하지 않는다. 또한, 투광부(T)와 차광부(S)의 크기는 고체 촬상 디바이스(1)의 외측에 배치되는 렌즈 등의 광학 소자나, 고체 촬상 소자(200)의 사이즈 및 커버 유리(100)의 사이즈에 맞추어 적당하게 결정되지만, 적어도 투광부(T)의 면적이 고체 촬상 소자(200)의 수광면의 면적보다도 커지도록 구성된다.
다음에 본 실시형태의 커버 유리(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 커버 유리(100)의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3(a)는 커버 유리(100)의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이고, 도 3(b)는 각 제조 공정에 대응한 커버 유리(100)의 평면 확대도이며, 도 3(c)는 각 제조 공정에 대응한 커버 유리(100)의 단면 확대도이다. 또한, 이해를 쉽게 하기 위하여, 도 3(b)에서는, 각 구성요소에 농담을 나타내고, 도 3(c)에서는, 각 구성요소를 강조하여 나타내고 있다.
(유리 기판의 성형)
유리 기판의 성형 공정에서는 원하는 광학 특성을 구비한 유리 조성으로 이루어지는 유리판을 준비하고, 외형 크기가 최종 형상(즉, 커버 유리(100)의 형상)과 대략 동일하게 되도록, 공지의 절단 방법으로 절단한다. 절단 방법은 다이아몬드 커터로 절단선을 새긴 후에 꺾어 나누는 방법이나, 다이싱 장치로 절단하는 방법이 있다. 또한, 이 공정에서 사용하는 유리판은 래핑 등의 거친 연마에 의해 최종 형상에 가까운 판 두께 치수까지 가공된 것을 사용해도 된다. 유리판이 절단되면, 세정되어, 유리 기재(101)가 얻어진다.
(SiO2 박막의 형성)
다음에 SiO2 박막의 형성 공정에서, 유리 기재(101)의 입사면(101a) 위에, 스퍼터링법이나 진공증착법 등에 의해, 광학 막 두께가 대략 λ/2의 SiO2 박막(즉, 에칭 스토퍼층(103))을 형성한다. 또한, 본 실시형태에서는, 중심파장 λ를 480nm, SiO2의 굴절률을 1.45로 하고, 설계값으로서는 물리 막 두께가 약 166nm의 SiO2 박막을 형성하는 것으로 하지만, 실제의 제조 공정에서는, ±10% 정도의 공차 범위 내에서 편차, 166nm±10%의 SiO2 박막이 형성된다.
(Cr 박막의 형성)
다음에 Cr 박막의 형성 공정에서, 에칭 스토퍼층(103) 위에, 스퍼터링법이나 진공증착법 등에 의해, 차광막(105)의 베이스가 되는, 물리 막 두께가 약 0.1㎛의 Cr 박막을 형성한다.
(레지스트 코트·베이킹)
레지스트 코트·베이킹 공정에서는 Cr 박막의 표면에 포토레지스트를 도포하고, 소정 시간 베이킹을 행한다. 포토레지스트는 자외 또는 적외의 파장 영역의 광에 의해 용해성이 변화되는 것이면 되고, 특별히 재료는 제한되지 않는다. 또한 포토레지스트의 도포 방법으로서는 주지의 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등을 적용할 수 있다.
(노광·레지스트 현상)
노광·레지스트 현상 공정에서는 우선 차광막(105)이 패터닝된 포토마스크를 개재하여, 포토레지스트에 광을 조사한다. 그리고, 포토레지스트에 따른 현상액을 사용하여, 포토레지스트를 현상하고, 차광막(105)의 패턴에 따른 레지스트를 형성한다.
(패터닝)
패터닝 공정에서는 유리 기재(101)를 Cr 에칭액에 침지하고, 레지스트가 형성되지 않은 부분의 Cr 박막을 에칭한다. 에칭의 진행에 따라, 레지스트가 형성되지 않은 부분의 Cr 박막이 에칭액 중에 용출되는데, 상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, Cr 박막의 하측(즉, Cr 박막과 유리 기재(101) 사이)에 에칭 스토퍼층(103)이 형성되어 있기 때문에, 이것에 의해 에칭이 스톱되어, 에칭액에 의해 유리 기재(101)의 입사면(101a)이 깎이지 않는다. 따라서, 본 실시형태에서는, 유리 기재(101)의 입사면(101a)이 조면화되지 않아, 유리 기재(101)의 입사면(101a)에 입사되는 광은 흐트러지지 않고 유리 기재(101) 내로 인도되어, 출사면(101b)으로부터 출사된다. 또한 본 실시형태의 구성에 의하면, 에칭 스토퍼층(103)에 의해 에칭을 확실하게 스톱시킬 수 있기 때문에, 유리 기재(101) 전체를 비교적 장시간에 걸쳐 에칭액에 담글 수 있어, Cr 박막의 에칭 잔류물이 없어, 엣지가 깨끗한 차광막(105)을 형성할 수 있다. 또한, Cr 에칭액으로서는, 예를 들면, 질산제이세륨염: 10∼20%, 과염소산: 5∼10%, 물: 70∼85%의 혼합 용액이 사용된다.
(레지스트 박리)
레지스트 박리 공정에서는 알코올 등의 레지스트 박리제에 침지하여, 레지스트를 박리한다. 이것에 의해, 유리 기재(101) 위에는 차광막(105)이 형성된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 커버 유리(100)의 제조 방법에 의하면, 에칭 스토퍼층(103) 위에 차광막(105)을 형성하기 때문에, 엣지가 깨끗한 차광막(105)을 형성할 수 있다. 또한 에칭 스토퍼층(103)에 의해 투광부(T)가 덮이기 때문에, 유리 기재(101)의 입사면(101a)이 조면화되지 않아, 유리 기재(101)의 입사면(101a)에 입사되는 광의 흐트러짐도 억제된다. 따라서, 고체 촬상 소자(200)로부터는 보다 해상도가 높은 화상이 얻어진다.
이상이 본 발명의 실시형태의 설명이지만, 본 발명은 상기의 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니며, 그 기술적 사상의 범위 내에서 여러 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태에서는, 유리 기재(101)가 Cu2+를 함유하는 적외선 흡수 유리(Cu2+를 함유하는 불소인산염계 유리 또는 Cu2+를 함유하는 인산염계 유리)라고 했지만, 가시파장 영역에서 투명한 재료로부터 적당하게 선택할 수 있으며, 예를 들면, 붕규산 유리나, 수정, 폴리에스터 수지, 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지 등을 사용할 수도 있다.
또한 본 실시형태에서는, 차광막(105)은 스퍼터링법이나 진공증착법 등에 의해 형성되는 Cr 박막이라고 설명했지만, 이러한 구성에 한정되는 것이 아니다. 차광막(105)로서는 Cr 이외에도, Ta(탄탈), Mo(몰리브덴), Ni(니켈), Ti(티타늄), Cu(구리), Al(알루미늄) 등의 금속 재료를 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 고체 촬상 소자(200)의 패키지(300)를 밀봉하는 커버 유리(100)의 예를 들어 설명했지만, 본 발명은, 마찬가지로, 고체 촬상 소자(200)에 입사되는 광으로부터 근적외선을 제거하는 근적외선 컷 필터, 또는 고체 촬상 소자(200)에 입사되는 광으로부터 높은 공간 주파수를 포함하는 광을 제거하는 광학 로 패스 필터에 적용하는 것도 가능하다. 또한, 근적외선 컷 필터에 적용하는 경우, 본 실시형태와 동일한 유리 기재(101)를 사용할 수 있고, 그 두께는 0.1∼1.0mm의 범위인 것이 바람직하다. 또한 광학 로 패스 필터에 적용하는 경우, 수정이나 붕규산 유리로 이루어지는 유리 기재(101)를 사용하면 되고, 그 두께는 0.1∼3.0mm의 범위인 것이 바람직하다.
또한 본 실시형태의 에칭 스토퍼층(103)의 광학 막 두께는 대략 λ/2(λ는 중심 파장(설계 파장))인 것으로서 설명했지만, 에칭 스토퍼로서 기능하면 되고, 어떠한 막 두께의 것이어도 적용할 수 있다. 그러나, 에칭 스토퍼층(103)을 성막하는 경우, 일반적으로 ±10% 정도의 제조상의 편차(오차)가 생긴다. 이 때문에, 제조상의 오차를 압축한다고 하는 관점에서는, 에칭 스토퍼층(103)의 막 두께는 얇으면 얇을수록 바람직하다. 또한 에칭 스토퍼층(103)의 막 두께가 두꺼워지면, 그 막 응력에 의해 유리 기재(101)가 휘어, 유리 기재(101)의 파손을 초래하거나, 후공정(예를 들면, 기능막의 성막 공정)에서의 불량률이 상승한다고 하는 문제가 염려된다. 따라서, 막 응력을 완화한다고 하는 관점에서도 에칭 스토퍼층(103)의 막 두께는 얇은 편이 바람직하고, 유리 기재(101)의 판 두께에 대하여, 0.3∼200.0ppm의 물리 막 두께인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 0.1∼1.0mm의 판 두께의 유리 기재(101)에 대하여, 0.3∼20.0nm의 물리 막 두께의 에칭 스토퍼층(103)이 형성되는 것이 바람직하고, 또한 0.1∼0.3mm의 판 두께의 유리 기재(101)에 대하여, 1.0∼10.0nm(즉, 3.3∼100.0ppm)의 물리 막 두께의 에칭 스토퍼층(103)이 형성되는 것이 보다 바람직하다.
도 4는 본 실시형태에 따른 커버 유리(100)의 제 1 변형예의 구성을 설명하는 도면이다. 본 변형예의 커버 유리(100A)는 유리 기재(101)의 출사면(101b) 측에도 에칭 스토퍼층(103)을 형성한 점에서 본 실시형태의 커버 유리(100)와는 상이하다. 이러한 구성에 의하면, 상기의 패터닝 공정에서, 유리 기재(101)의 출사면(101b)의 조면화도 방지되어, 출사면(101b) 측에서의 흐트러짐도 방지되기 때문에, 고체 촬상 소자(200)로부터는 보다 해상도가 높은 화상이 얻어진다. 또한 더욱이 다른 변형예로서는 출사면(101b) 측의 에칭 스토퍼층(103) 위에 차광막(105)을 더 형성해도 된다.
도 5는 본 실시형태에 따른 커버 유리(100)의 제 2 변형예의 구성을 설명하는 도면이다. 본 변형예의 커버 유리(100B)는 입사면(101a) 측을 덮도록, 반사방지막(110)이 성막되어 있는 점에서, 본 실시형태의 커버 유리(100)와는 상이하다. 본 변형예의 반사방지막(110)은 광학 막 두께 λ/4의 Al2O3 박막, 광학 막 두께 λ/2의 ZrO2 박막, 광학 막 두께 λ/4의 MgF2 박막으로 구성되어 있고, 이것들은, 상기한 레지스트 박리 공정 후에, 스퍼터링법이나 진공증착법 등에 의해 차례로 적층되어 형성된다. 이와 같이, 커버 유리(100B)에 반사방지막(110)을 설치하면, 커버 유리(100B)의 입사면(101a)에 입사되는 광의 반사를 억제할 수 있기 때문에, 고체 촬상 소자(200)에서 광의 받아들임 효율이 상승한다. 또한, 본 변형예에서는, 커버 유리(100B)의 입사면(101a) 측 전체를 덮도록, 반사방지막(110)을 형성했지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 적어도 투광부(T)가 덮이도록 반사방지막(110)을 형성하면 된다. 또한 커버 유리(100B)에 설치되는 기능막으로서는 3층의 반사방지막(110)에 한정되는 것은 아니고, 또한 반사방지막에 한정되는 것은 아니다. 반사방지막, 적외선 컷, 자외선 컷 중 적어도 1개 이상의 기능을 갖는 광학 박막을 성막할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 커버 유리(100B) 위에 광학 막 두께 λ/2의 에칭 스토퍼층(103)이 있는 것을 전제로 하고 있지만, 에칭 스토퍼층(103)의 막 두께가 이것과 상이한 경우, 에칭 스토퍼층(103)(단, SiO2 박막)의 실제의 막 두께를 고려하여 반사방지막(110)의 막 구성을 변경하면 된다.
또한, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 고체 촬상 디바이스 100, 100A, 100B: 커버 유리
101: 유리 기재 101a: 입사면
101b: 출사면 103: 에칭 스토퍼층
105: 차광막 110: 반사방지막
200: 고체 촬상 소자 300: 패키지
101: 유리 기재 101a: 입사면
101b: 출사면 103: 에칭 스토퍼층
105: 차광막 110: 반사방지막
200: 고체 촬상 소자 300: 패키지
Claims (21)
- 고체 촬상 소자를 수용하는 패키지의 전면에 부착되고, 커버 유리로서 기능하는 광학 소자로서,
상기 고체 촬상 소자를 향하는 광이 입사되는 입사면과, 이 입사면에 입사된 광이 투과되어 상기 고체 촬상 소자를 향하여 출사되는 출사면을 표리에 구비하는, 두께가 균일한 투명 기판;
상기 입사면 및 상기 출사면의 적어도 일방의 면 위를 피복하도록 형성된 에칭 스토퍼층;
상기 투명 기판의 중심부에 형성되어, 상기 광의 일부를 투과하는 투광부; 및
상기 투광부의 외주를 프레임 형상으로 둘러싸도록, 상기 에칭 스토퍼층 위에 형성되고, 상기 광의 일부를 차광하는 차광부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항에 있어서,
적어도 상기 투광부를 덮는 기능막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 2 항에 있어서,
상기 기능막은 반사 방지, 적외선 컷, 자외선 컷 중 적어도 1개 이상의 기능을 갖는 광학 박막인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 2 항에 있어서,
상기 기능막은 Al2O3, ZrO2, MgF2가 차례로 적층된 반사방지막인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에칭 스토퍼층이 SiO2, Al2O3 또는 ZrO2의 박막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광의 중심 파장을 λ라고 했을 때, 상기 에칭 스토퍼층의 광학 막 두께가 λ/2인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 5 항에 있어서,
상기 광의 중심 파장을 λ라고 했을 때, 상기 에칭 스토퍼층의 광학 막 두께가 λ/2인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가, 상기 투명 기판의 판 두께에 대하여, 0.3∼200.0ppm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 5 항에 있어서,
상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가, 상기 투명 기판의 판 두께에 대하여, 0.3∼200.0ppm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 5 항에 있어서,
상기 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 6 항에 있어서,
상기 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 7 항에 있어서,
상기 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 8 항에 있어서,
상기 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 9 항에 있어서,
상기 투명 기판의 판 두께가 0.1∼1.0mm이며, 상기 에칭 스토퍼층의 물리 막 두께가 0.3∼20.0nm인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차광부가 적어도 Cr을 포함하는 박막에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차광부가 포토리소그래픽법을 사용한 에칭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투광부의 면적이 상기 고체 촬상 소자의 수광면의 면적보다도 큰 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 삭제
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 기판은 근적외선 영역의 파장의 광을 흡수하는 근적외선 흡수 유리인 것을 특징으로 하는 광학 소자. - 제 20 항에 있어서,
상기 근적외선 흡수 유리는 Cu2+를 함유하는 불소인산염계 유리, 또는 Cu2+를 함유하는 인산염계 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
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