KR20120057614A - 웨이퍼 레벨 렌즈, 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 유닛 - Google Patents

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Abstract

기판과, 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖고, 렌즈 모듈의 표면 또는 기판의 표면에 형성된 흑색 레지스트층을 구비하고, 흑색 레지스트층은 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있는 웨이퍼 레벨 렌즈에 의해 충분한 차광성이 얻어진다. 또한, 반사광에 기인하는 고스트나 플레어 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있음과 아울러 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.

Description

웨이퍼 레벨 렌즈, 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 유닛{WAFER-LEVEL LENS, WAFER-LEVEL LENS PRODUCTION METHOD, AND IMAGING UNIT}
본 발명은 웨이퍼 레벨 렌즈, 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 유닛에 관한 것이다.
현재, 휴대전화나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 전자기기의 휴대 단말에는 소형이며 박형의 촬상 유닛이 탑재되어 있다. 이러한 촬상 유닛은 일반적으로 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자 상에 피사체상을 형성하기 위한 렌즈를 구비하고 있다.
휴대 단말의 소형화?박형화에 따라 촬상 유닛의 소형화?박형화가 요청되고 있다. 또한, 휴대 단말의 가격의 저하를 꾀하기 위해서 제조 공정의 효율화가 요망되고 있다. 이러한 소형이며 다수의 렌즈를 제조하는 방법으로서는 기판에 복수의 렌즈를 성형한 구성인 웨이퍼 레벨 렌즈를 제조하고, 기판을 절단해서 복수의 렌즈를 각각 분리시킴으로써 렌즈 모듈을 양산하는 방법이 알려져 있다.
또한, 복수의 렌즈가 형성된 기판과 복수의 고체 촬상 소자가 형성된 센서 기판을 일체로 조합해서 렌즈와 고체 촬상 소자를 세트로서 포함하도록 기판과 함께 센서 기판을 절단함으로써 촬상 유닛을 양산하는 방법이 알려져 있다.
종래, 웨이퍼 레벨 렌즈로서는 예를 들면 하기 특허문헌에 나타내는 것이 있다.
특허문헌 1에는 복수의 렌즈가 성형된 기판을 포갠 다층의 웨이퍼 레벨 렌즈의 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 기판 상에 성형 재료를 공급하고, 금형에 의해 상기 기판 상에 렌즈를 성형하는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공표 2005-539276호 공보 국제 공개 제07/107025호
그런데, 웨이퍼 레벨 렌즈는 기판과 렌즈가 모두 광을 투과시키는 투명한 재료로 구성되고, 어느 부위에서도 광을 투과시킬 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼 레벨 렌즈를 다이싱하고, 촬상 소자에 탑재해서 촬상 유닛으로 한 경우에 렌즈의 렌즈면 이외의 영역에서 광의 투과나 반사가 생기면 촬상시에 고스트나 플레어라는 광학성능 상의 문제가 발생되기 쉬워지는 것이 우려되고 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는 예를 들면 웨이퍼 레벨 렌즈의 렌즈 이외의 영역에 차광부재를 별도로 부착하는 등의 가공을 행하는 대책이 고려된다.
그러나, 본래, 웨이퍼 레벨 렌즈는 기판에 복수의 렌즈를 동시에 성형하고, 다이싱해서 촬상 소자를 구비한 반도체기판 등에 접합해서 사용할 수 있는 점에서 제조 비용을 억제할 수 있다는 큰 이점이 있다. 그럼에도 불구하고, 차광부재를 별도로 부착하는 가공을 행하면 그 만큼 제조 비용이 증가하는 것을 피할 수 없게 된다.
본 발명은 충분한 차광성이 얻어짐과 아울러, 반사광에 기인하는 고스트나 플레어 등의 문제가 생기는 것을 방지할 수 있음과 아울러 제조 비용의 증가를 억제할 수 있는 웨이퍼 레벨 렌즈, 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 유닛을 제공한다.
본 발명은 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 렌즈 모듈의 표면, 또는 상기 기판의 표면에 형성된 흑색 레지스트층을 구비하고, 상기 흑색 레지스트층은 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있는 웨이퍼 레벨 렌즈이다.
이 웨이퍼 레벨 렌즈는 렌즈 모듈 또는 기판의 적어도 한쪽의 표면에 패터닝 된 흑색 레지스트층에 의해 렌즈의 렌즈면 이외의 영역에서 광의 투과를 방지할 수 있다. 이 때문에, 촬상 소자를 구비한 촬상 모듈에 적용한 경우에 촬상시에 고스트나 플레어라는 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 흑색 레지스트층은 렌즈 모듈 또는 기판의 표면에 패터닝된 것이기 때문에 웨이퍼 레벨 렌즈에 다른 차광부재 등을 부착할 필요가 없어 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
본 발명은 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 기판에 상기 렌즈를 형성하기 전에 상기 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고, 도포된 상기 흑색 레지스트층을 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하고, 그 후, 상기 기판에 상기 렌즈를 일체로 성형하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법이다.
이 웨이퍼 레벨 렌즈는 우선, 기판의 표면에 차광 기능을 갖는 흑색 레지스트층을 패터닝한다. 이 때, 흑색 레지스트층을 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하고, 그 후, 흑색 레지스트층의 개구를 포함하는 영역에 렌즈를 성형할 수 있다. 이렇게 함으로써 흑색 레지스트층이 실질적으로 렌즈의 광학 조리개가 된다.
이 방법에 의하면, 웨이퍼 레벨 렌즈를 제조하는 순서 중에서 흑색 레지스트층도 렌즈 모듈과 함께 제작해 넣을 수 있으므로 제조된 웨이퍼 레벨 렌즈에 별도의 차광부재 등을 부착하는 등이라는 순서를 행할 필요가 없어 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
이 방법에 의해 얻어지는 웨이퍼 레벨 렌즈는 흑색 레지스트층이 차광 기능을 가짐으로써 렌즈 이외를 투과하는 광을 차광할 수 있다. 이 때문에, 촬상 소자를 구비한 촬상 모듈에 적용한 경우에 촬상시에 고스트나 플레어라는 문제의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명은 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 기판에 상기 렌즈를 성형하고, 상기 렌즈의 렌즈면 및 상기 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고, 상기 흑색 레지스트층을 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법이다.
이 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법의 순서에 의하면, 우선, 기판의 표면에 렌즈가 성형되고, 그 후, 성형된 렌즈의 렌즈면을 제외한 영역에 흑색 레지스트층이 패터닝된다. 이렇게 하면, 웨이퍼 레벨 렌즈를 제조하는 공정에서 흑색 레지스트층을 함께 제작해 넣을 수 있으므로 제조된 웨이퍼 레벨 렌즈에 별도의 차광부재 등을 부착하는 공정을 행할 필요가 없어 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
이 방법에 의해 얻어지는 웨이퍼 레벨 렌즈는 흑색 레지스트층에 의해 렌즈 이외를 투과하는 광을 차광할 수 있다. 이 때문에, 촬상 소자를 구비한 촬상 모듈에 적용한 경우에 촬상시에 고스트나 플레어라는 문제의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명은 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 렌즈 모듈 중 광입사측 최외곽의 표면의 적어도 일부의 영역에 형성된 차광층과,
상기 광입사측 최외곽의 표면 이외의 상기 렌즈 모듈의 표면, 또는 상기 기판의 표면에 있어서 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성된 저반사 차광층을 구비하고, 상기 차광층이 상기 저반사 차광층보다 가시광에 대한 광투과율이 낮고 또한 반사율이 높은 웨이퍼 레벨 렌즈이다.
통상의 유리 웨이퍼에서는 표면에서의 반사 및 투과광이 유리 웨이퍼 중에서 반사되고, 표면 반사의 약 2배 정도 5?10%의 반사가 발생한다. 한편, 이 웨이퍼 레벨 렌즈는 차광층과, 저반사 차광층을 구비하고 있다. 차광층은 웨이퍼 레벨 렌즈의 외부로부터 조사하는 광을 반사시킴으로써 기판 속을 광이 투과하는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 기판을 복수개 갖는 경우에는 최상부의 기판 표면으로부터 조사된 광이 렌즈 이외의 영역에서는 차광층에 의해 반사되고, 렌즈 이외를 투과한 광이 기판끼리의 사이나 센서 기판측으로 투과하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 저반사 차광층을 설치함으로써 렌즈의 렌즈면 이외의 영역에서 광의 투과를 방지할 수 있다.
차광층과 저반사 차광층 둘다를 구비함으로써 차광층에서 렌즈 이외를 투과하는 광을 반사시키고, 또한, 광이 차광층에 의해 반사되지 않고 기판 내를 투과해도 저반사 차광층에 의해 차광할 수 있다. 이 때문에, 렌즈의 렌즈면 이외의 영역에서 광의 투과나 반사가 생기는 것을 방지하고, 촬상시에 고스트나 플레어라는 광학성능의 문제가 억제된다.
또한, 차광층이나 저반사 차광층은 기판의 표면에 패터닝된 것이기 때문에 웨이퍼 레벨 렌즈에 다른 차광부재 등을 부착할 필요가 없어 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 충분한 차광성이 얻어짐과 아울러 반사광에 기인하는 고스트나 플레어 등의 문제가 생기는 것을 방지할 수 있음과 아울러 제조 비용의 증가를 억제할 수 있는 웨이퍼 레벨 렌즈, 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법, 및 촬상 유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 웨이퍼 레벨 렌즈의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈의 구성의 A-A선 단면도이다.
도 3은 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 촬상 유닛의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 기판에 렌즈가 되는 성형 재료를 공급하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 6a?도 6c는 기판에 렌즈를 금형으로 성형하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 7a?도 7c는 렌즈가 성형된 기판에 흑색 레지스트층을 패터닝하는 순서를 설명하는 도면이다.
도 8은 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 9a?도 9c는 흑색 레지스트층의 패터닝의 다른 순서를 나타내는 도면이다.
도 10a?도 10c는 흑색 레지스트층이 패터닝된 기판에 렌즈를 성형하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 흑색 레지스트층에 있어서의 입사광의 파장에 대한 투과율 및 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 12는 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 12의 렌즈 모듈을 구비하는 촬상 유닛을 나타내는 단면도이다.
우선, 웨이퍼 레벨 렌즈와 촬상 유닛의 구성에 대해서 설명한다.
도 1은 웨이퍼 레벨 렌즈의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈의 구성의 A-A선 단면도이다.
웨이퍼 레벨 렌즈는 기판(1)과, 상기 기판(1)에 형성된 복수의 렌즈(10)를 갖는 렌즈 모듈을 구비하고 있다. 복수의 렌즈(10)는 기판(1)에 대해서 1차원 또는 2차원으로 배열되어 있다. 이 구성예에서는 도 1과 같이, 복수의 렌즈(10)가 기판(1)에 대해서 2차원으로 배열되어 있는 구성을 예로 설명한다. 렌즈(10)는 기판(1)과 같은 재료로 구성되어 상기 기판(1)에 성형된 것이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 렌즈(10)는 오목형상의 렌즈면(10a)과, 상기 렌즈면(10a)의 주위에 렌즈 가장자리부(10b)를 갖는다. 여기에서, 렌즈면(10a)은 렌즈(10)에 입사한 광을 소망의 방향으로 집광 또는 발산시키는 광학적 특성을 갖고, 이 광학적 특성을 고려해서 곡률이나 표면 형상이 설계되어 있는 부위의 면을 말하는 것으로 한다. 이 예에서는 렌즈 가장자리부(10b)의 기판(1)에 대한 높이가 렌즈면(10a)의 중앙보다 높아지도록 구성되어 있다. 또한, 렌즈(10)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 렌즈면(10a)이 볼록형상으로 돌출된 소위, 볼록형상 렌즈이어도 좋고, 또는 비구면의 렌즈이어도 좋다.
여기서는 기판(1)의 한쪽 면에 복수의 렌즈(10)가 설치된 구성을 예시하고 있지만, 기판(1)의 양쪽 면에 복수의 렌즈(10)가 설치된 구성으로 해도 좋다. 기판(1)의 양쪽 면에 복수의 렌즈(10)가 설치되는 경우에는 한쪽 면의 각 렌즈의 광축이 다른쪽 면의 각 렌즈의 광축과 일치하도록 성형된다.
도 2에서는 웨이퍼 레벨 렌즈는 기판(1)에 복수의 렌즈(10)이 성형된 렌즈 모듈을 1개 갖는 구성으로 했지만, 렌즈 모듈을 2개 이상 포갠 구성으로 해도 좋다.
웨이퍼 레벨 렌즈는 렌즈(10)의 렌즈 가장자리부(10b)의 표면과, 렌즈(10)끼리의 사이의 기판(1)의 표면을 덮도록 흑색 레지스트층(14)이 형성되어 있다. 흑색 레지스트층(14)은 렌즈 모듈의 표면에 있어서 상기 렌즈의 렌즈면(10a)을 제외한 영역에 패터닝된 것이다. 웨이퍼 레벨 렌즈가 렌즈 모듈을 2개 이상 포갠 구성인 경우, 적어도 1개의 렌즈 모듈의 표면에 흑색 레지스트층(14)이 구비된다. 흑색 레지스트층(14)은 렌즈(10)의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 흑색 레지스트층(14)은 그 일부가 렌즈면(10a)의 주변부에 덮여져 있어도 좋다.
흑색 레지스트층(14), 광반사율이 금속층 등에 비해 낮기 때문에 광반사에 따른 고스트나 플레어 등의 문제를 저감시킬 수 있다. 흑색 레지스트층은 흑색 레지스트 조성물을 사용해서 형성된다. 흑색 레지스트 조성물에 대해서는 후술한다.
도 3은 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다.
이 예에서는 기판(1)의 한쪽 면에 도 2와 동일한 형상의 렌즈(10)가 성형되고, 다른쪽 면에 볼록형상의 렌즈(20)가 성형되어 있다. 또한, 다른쪽 면에는 렌즈 모듈끼리를 포갤 때에 거리를 확보하기 위한 스페이서가 형성되어 있다. 스페이서(12)는 평면시에 있어서 격자상의 부재로서 기판(1)의 다른쪽 면에 접합된다. 이 예에서는 렌즈 모듈의 기판(1)에 스페이서를 접합한 후, 다이싱에 의해 기판(1)에 렌즈(10) 및 렌즈(20)가 1개씩 구비된 구성이 되도록 분리한 것이다. 스페이서(12)는 기판(1)의 일부로서 상기 기판(1)에 일체로 성형된 것으로 해도 좋다.
도 4는 촬상 유닛의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
촬상 유닛은 웨이퍼 레벨 렌즈를 다이싱해서 렌즈마다 분리한 렌즈 모듈과, 촬상 소자(여기서는 고체 촬상 소자)(D)와, 고체 촬상 소자(D)가 설치된 센서 기판(W)을 구비한다. 이 예의 촬상 유닛은 3개의 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)을 광의 입사측(도 4의 상측)으로부터의 이 순서로 포갠 구성이다.
렌즈 모듈(LM1)은 기판(1A)의 상측의 면에 볼록형상의 렌즈(10A)가 성형되고, 하측의 면에 오목형상의 렌즈면을 갖는 렌즈(20A)가 성형되어 있다. 기판(1A)의 상측의 면에는 렌즈(10A)의 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 흑색 레지스트층(14)이 형성되어 있다. 렌즈(20A)에는 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 흑색 레지스트층(14)이 형성되어 있다. 흑색 레지스트층(14)의 패턴의 형상은 한정되지 않고, 흑색 레지스트층(14)은 렌즈(10A,20A)의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있으면 좋고, 렌즈 모듈(LM2,3)에 있어서의 흑색 레지스트층(14)에 대해서도 마찬가지이다.
렌즈 모듈(LM2)은 기판(1B)의 상측의 면에 오목형상의 렌즈(10B)가 성형되고, 하측의 면에 볼록형상의 렌즈면을 갖는 렌즈(20B)가 성형되어 있다. 이 렌즈 모듈(LM2)은 도 3에 나타내는 구성과 기본적으로 같다. 렌즈 모듈(LM2)의 광입사측의 표면에 있어서의 렌즈(10B)의 렌즈면을 제외한 영역, 즉 렌즈 가장자리부 및 기판(1B) 표면의 렌즈(10B)가 설치되어 있지 않은 영역에 패터닝된 흑색 레지스트층(14)이 형성되어 있다. 이 예에서는 렌즈 모듈(LM2)의 반대측의 표면에는 흑색 레지스트층(14)을 형성하고 있지 않지만, 렌즈(20B)의 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 흑색 레지스트층(14)을 형성해도 좋다.
렌즈 모듈(LM3)은 기판(1C)의 상측의 면에 비구면형상의 렌즈(10C)가 성형되고, 하측의 면에 비구면형상의 렌즈면을 갖는 렌즈(20C)가 성형되어 있다. 렌즈 모듈(LM3)의 양쪽 면에 있어서 렌즈(10C) 및 렌즈(20C)의 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 흑색 레지스트층(14)이 형성되어 있다.
또한, 렌즈(10A,10B,10C,20A,20B,20C)는 모두 광축에 대해서 회전 대칭이 되는 형상으로 설치되어 있다. 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)은 모든 렌즈(10A,10B,10C,20A,20B,20C)의 광축이 일치하도록 스페이서(12)를 통해 접합되어 있다.
렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)은 스페이서(12)를 통해 서로 접합되고, 렌즈 모듈(LM3)은 스페이서(12)를 통해 센서 기판(W)에 접합된다. 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)의 렌즈(10A,10B,10C,20A,20B,20C)는 센서 기판(W)에 설치된 고체 촬상 소자(D)에 피사체상을 결상시킨다.
센서 기판(W)은 예를 들면 실리콘 등의 반도체재료로 형성된 웨이퍼를 평면으로 볼 때 대략 직사각형상으로 잘라내어 성형되어 있다. 고체 촬상 소자(D)는 센서 기판(W)의 대략 중앙부에 설치되어 있다. 고체 촬상 소자(D)는 예를 들면 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서이다. 고체 촬상 소자(D)는 칩화된 후에 배선 등이 형성된 반도체기판 상에 본딩한 구성으로 할 수 있다. 또는 고체 촬상 소자(D)는 센서 기판(W)에 대해서 주지의 성막 공정, 포토리소그래피 공정, 에칭 공정, 불순물첨가 공정 등을 행하고, 상기 센서 기판(W)에 전극, 절연막, 배선 등을 형성해서 구성되어도 좋다.
렌즈 모듈(LM3)의 스페이서(12)와 센서 기판(W)은 예를 들면 접착제 등을 사용해서 접합된다. 각 스페이서(12)는 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)의 렌즈(10A,10B,10C,20A,20B,20C)가 고체 촬상 소자(D) 상에서 피사체상을 결상시키도록 설계되어 있다. 또한, 각 스페이서(12)는 렌즈(10A,10B,10C,20A,20B,20C)가 겹쳐지는 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)끼리, 또는 렌즈 모듈(LM3)과 센서 기판(W)이 서로 접촉하지 않도록 각각의 사이에 소정의 거리를 이간시키는 높이(기판의 면에 대해서 수직방향의 길이)로 형성되어 있다.
스페이서(12)는 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)끼리를, 또는 렌즈 모듈(LM3)과 센서 기판(W)의 간격을 소정의 거리를 이간시킨 위치 관계로 유지할 수 있는 범위에서 그 형상은 특별히 한정되지 않고 적당히 변형할 수 있다. 예를 들면, 스페이서(12)는 기판(1A,1B,1C)의 4모서리에 각각 설치되는 기둥상의 부재이어도 좋다. 또한, 스페이서(12)는 고체 촬상 소자(D)의 주위를 둘러싸는 프레임형상의 부재이어도 좋다. 고체 촬상 소자(D)를 프레임형상의 스페이서(12)에 의해 둘러쌈으로써 외부로부터 격리하면 고체 촬상 소자(D)에 렌즈를 투과하는 광 이외의 광이 입사하지 않도록 차광할 수 있다. 또한, 고체 촬상 소자(D)를 외부로부터 밀봉함으로써 고체 촬상 소자(D)에 진애가 부착되는 것을 방지할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)을 복수 포갠 구성으로 하는 경우에는 광입사측에 가장 가까운 최상부의 렌즈 모듈(LM1)에 있어서의 표면 또는 기판(1A)에 있어서의 표면에는 흑색 레지스트층(14) 대신에 반사층을 형성해도 좋다. 반사층은 가시광(파장 400-700nm)에 대해서 반사율이 4% 이하이며, 투과율을 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 반사 재료로서는 크롬(Cr), 금, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 니켈, 아연, 은 등의 금속 또는 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성된 촬상 유닛은 휴대 단말 등에 내장되는 도시가 생략된 회로 기판에 리플로우 실장된다. 회로 기판에는 촬상 유닛이 설치되는 위치에 미리 페이스트형상의 땜납이 적당히 인쇄되어 있고, 그것에 촬상 유닛이 놓여지고, 이 촬상 유닛을 포함하는 회로 기판에 적외선의 조사나 열풍의 분사라는 가열 처리가 실시되어, 촬상 유닛이 회로 기판에 용착된다.
이어서, 흑색 레지스트층(14)에 포함되는 흑색 레지스트 조성물에 대해서 설명한다.
[흑색 레지스트 조성물]
본 발명의 흑색 레지스트 조성물은 흑색재료를 함유한다.
흑색재료로서는 공지의 착색제, 금속입자, 또는 금속을 함유하는 입자를 사용할 수 있다. 착색제로서는 흑색 안료, 염료를 사용할 수 있다. 또한, 각종 색상의 착색제를 혼합해서 소망의 투과율을 갖는 흑색 레지스트 조성물을 조정해도 좋다. 이들 착색제로서는 일본 특허 공개 2006-208796호 공보의 단락번호 [0037]?[0046] 등에 기재된 공지의 착색제 및 이들의 조합을 사용할 수 있다. 그 중에서도 차광성이 높다는 관점에서 카본블랙, 티타늄 카본, 산화철, 산화 티타늄, 흑연, 은주석, 은콜로이드 등이 바람직하고, 그 중에서도 차광성의 점에서 카본블랙, 은주석, 티타늄블랙이 특히 바람직하다. 이들 흑색재료를 분산시키고, 기타 경화 성분 등으로 조합해서 조성물로서 사용한다.
카본블랙의 예로서는 Pigment Black(피그먼트 블랙) 7(카본블랙 C.I. No.77266)이 바람직하다. 시판품으로서 미츠비시 카본블랙 MA100(미츠비시 카가쿠(주)제), 미츠비시 카본블랙 #5(미츠비시 카가쿠(주)제)를 들 수 있다.
티타늄블랙의 예로서는 TiO, TiN이나 이들을 갖는 혼합물이 바람직하다. 시판품으로서 미츠비시 마테리얼즈(주)제의 (상품명) 12S나 13M을 들 수 있다. 티타늄블랙의 평균 일차입경은 5?100nm가 바람직하고, 10?100nm가 더욱 바람직하고, 10?50nm가 특히 바람직하다. 티타늄블랙의 비표면적은 특별히 한정이 없지만, 이러한 티타늄블랙을 발수화제로 표면처리한 후의 발수성이 소정의 성능이 되므로 BET법으로 측정한 값이 통상 5?150㎡/g 정도, 특히 20?100㎡/g 정도인 것이 바람직하다.
흑연의 예로서는 평균 1차 입자지름이 스토크스 지름으로 3㎛ 이하의 것이 바람직하다. 평균 1차 입자지름이 상기 범위내이면 차광 패턴의 윤곽형상이 균일해져서 샤프니스가 양호해진다. 또한, 90% 이상의 입자의 평균 1차 입자지름이 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는 원심분리 등의 구분 조작으로 평균 1차 입자지름을 분리한 입자 등을 사용할 수 있다.
또한, 차광성이 높다고 하는 점에서 흑색제로서 금속입자 또는 금속을 갖는 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 금속입자 또는 금속을 갖는 입자로서는 특별히 한정되지 않고, 어떠한 것을 사용해도 좋다. 금속입자 또는 금속을 갖는 입자로서는 2종 이상의 금속을 조합해서 사용해도 좋고, 합금으로서 사용하는 것도 가능하다. 또한, 금속과 금속 화합물의 복합 입자이어도 좋다.
금속입자로서 일본 특허 공개 2006-251237호 공보의 단락번호 [0037]?[0054]에 기재된 입자나 합금을 바람직하게 들 수 있다. 구체적으로는 형상이방성 금속미립자를 들 수 있다. 형상이방성 금속미립자는 형상이방성을 갖는 구상 이외의 형상이면 제한은 없고, 바람직하게는 펠릿형상, 고구마형상 등의 부정형, 봉형상(바늘형상, 원기둥형, 직육면체 등의 각기둥형, 럭비공형 등), 평판형상(인편형상, 타원판형상, 판형상), 섬유형상, 콘페이토형상, 코일형상 등의 금속미립자이다. 입자형상에는 제한은 없지만, 보다 바람직하게는 봉형상, 부정형, 판형상이다.
금속입자 또는 금속을 갖는 입자로서는 금속 또는 금속과 금속화합물로 형성되는 것이 바람직하고, 금속으로 형성되는 것이 특히 바람직하다.
특히 장주기율표(IUPAC1991)의 제4주기, 제5주기, 및 제6주기로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제2?14족으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속을 함유하는 것이 바람직하고, 제2족, 제8족, 제9족, 제10족, 제11족, 제12족, 제13족, 및 제14족으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속을 주성분으로서 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이들 금속 중 금속입자로서는 제4주기, 제5주기, 또는 제6주기의 금속이며, 제2족, 제10족, 제11족, 제12족, 또는 제14족의 금속의 입자가 더욱 바람직하다.
금속입자로서 바람직한 예는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 칼슘, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄텔, 티타늄, 비스무트, 안티몬, 납, 및 이들 합금으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 더욱 바람직한 금속은 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 코발트, 로듐, 칼슘, 이리듐, 및 이들 합금, 보다 바람직한 금속은 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 주석, 칼슘, 및 이들 합금으로부터 선택되는 적어도 1종이며, 특히 바람직한 금속은 구리, 은, 금, 백금, 주석, 및 이들 합금으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 특히 은이 바람직하고(은으로서는 콜로이드은이 바람직하다), 은주석 합금부를 갖는 입자가 가장 바람직하다.
은주석의 예로서는 일본 특허 공개 2006-227268호 공보, 일본 특허 제4237148호, 일본 특허 제4223487호에 기재되는 은주석 합금을 주성분으로 하고 평균 입자계가 1nm 이상 또한 300nm 이하인 미립자 등을 들 수 있다.
[금속화합물 입자]
금속화합물이란 상기 금속과 금속 이외의 다른 원소의 화합물이다. 금속과 다른 원소의 화합물로서는 금속의 산화물, 황화물, 질화물, 황산염, 탄산염 등을 들 수 있고, 금속화합물 입자로서는 이들의 입자가 바람직하다. 그 중에서도 색조나 미립자 형성의 영이함으로부터 질화물, 황화물의 입자가 바람직하다.
금속화합물의 예로서는 산화 구리(II), 황화 철, 황화 은, 황화 구리(II), 티타늄블랙 등이 있지만, 색조, 미립자 형성의 용이함이나 안정성의 관점에서 황화 은이 특히 바람직하다.
[복합 입자]
복합 입자란 금속과 금속화합물이 결합해서 1개의 입자가 된 것을 말한다. 예를 들면, 입자의 내부와 표면에서 조성이 다른 것, 2종의 입자가 합일한 것 등을 들 수 있다. 또한, 금속화합물과 금속은 각각 1종이어도 2종 이상이어도 좋다.
금속화합물과 금속의 복합 입자의 구체예로서는 은과 황화 은의 복합 입자, 은과 산화 구리(II)의 복합 입자 등을 바람직하게 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 착색제로서 안료를 사용하는 경우는 미리 미세화 처리를 실시한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 안료 1차 입자의 미세화는 i)안료, ii)수용성 무기염, iii)상기 무기염을 실질적으로 용해하지 않는 수용성 유기용제를 니더 등으로 기계적으로 혼련하는 방법, 소위 솔트 밀링법 등이 잘 알려져 있다.
[용제]
본 발명의 착색제로서 안료를 사용할 경우는 우선 적어도 1종의 용제에 안료가 분산된 안료분산액을 제조하는 것이 바람직하다. 용제로서는 이하에 나타내어지는 유기용제로부터 선택되는 액체를 들 수 있고, 안료분산액 중에 포함되는 각 성분의 용해성이나, 레지스트 조성물에 응용한 경우의 도포성 등을 고려해서 선택되는 것이며, 이들 소망의 물성을 만족하면 기본적으로 특별히 한정되지 않지만, 안전성을 고려해서 선택되는 것이 바람직하다.
안료분산액의 조제에 바람직하게 사용할 수 있는 용제로서는 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 락트산 에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 아세트산 부틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 2-헵타논, 시클로헥사논, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 등이 보다 바람직하다.
본 발명의 안료분산액에 있어서의 용제의 함유량으로서는 50질량%?95질량%가 바람직하고, 50질량%?90질량%가 보다 바람직하다. 또한, 60?90질량%가 특히 바람직하고, 70질량%?90질량%가 가장 바람직하다. 용제의 함유량이 상기 범위내인 것에 의해 분산 안정성의 점에서 유리하다.
[기타 성분]
안료분산액에는 안료분산액의 용도 등 목적에 따라서 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한에 있어서 다른 성분을 함유할 수 있다.
안료분산액은 안료유도체를 더 함유하는 것이 바람직하다. 특히, 산성기를 갖는 안료유도체를 함유함으로써 분산성?분산 안정성이 비약적으로 향상된다.
안료유도체가 갖는 산성기로서는 술폰산, 카르복실산 및 그 4급 암모늄염이 바람직하다. 또한, 안료유도체가 갖는 염기성기로서는 아미노기가 바람직하다.
안료유도체의 사용량은 특별히 제한은 없지만, 안료에 대해서 5?50질량% 사용하는 것이 바람직하고, 10?30질량% 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또, 분산성을 향상시키기 위해서 고분자재료를 병용하는 것도 바람직하다. 고분자재료의 구체예로서는 BYK Chemie사제 「Disperbyk-101(폴리아미드아민인산염), 107(카르복실산 에스테르), 110(산기를 포함하는 공중합물), 130(폴리아미드), 161, 162, 163, 164, 165, 166, 170(고분자 공중합물)」, 「BYK-P104, P105(고분자량 불포화 폴리카르복실산), EFKA사제 「EFKA4047, 4050, 4010, 4165(폴리우레탄계), EFKA4330, 4340(블록 공중합체), 4400, 4402(변성 폴리아크릴레이트), 5010(폴리에스테르아미드), 5765(고분자량 폴리카르복실산염), 6220(지방산 폴리에스테르), 6745(프탈로시아닌 유도체), 6750(아조 안료 유도체)」, 아지노모또 파인테크노(주)제 「아지스퍼 PB821, PB822」, 교에이샤 카가쿠(주)제 「플로렌 TG-710(우레탄올리고머)」, 「폴리플로우 No.50E, No.300(아크릴계 공중합체)」, 구스모토 카세이(주)제 「디스파론 KS-860, 873SN, 874, #2150(지방족 다가 카르복실산), #7004(폴리에테르에스테르), DA-703-50, DA-705, DA-725」, Kao Corporation제 「데몰 RN, N(나프탈렌술폰산 포르말린 중축합물), MS, C, SN-B(방향족 술폰산 포르말린 중축합물)」, 「호모게놀 L-18(고분자 폴리카르복실산)」, 「에뮬겐 920, 930, 935, 985(폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르)」, 「아세타민 86(스테아릴아민아세테이트)」, 루브리졸사제 「솔스퍼스 5000(프탈로시아닌 유도체), 22000(아조 안료유도체), 13240(폴리에스테르아민), 3000, 17000, 27000(말단부에 기능부를 갖는 고분자), 24000, 28000, 32000, 38500(그래프트형 고분자)」, 닛코 케미칼사제 「니콜 T106(폴리옥시에틸렌소르비탄모노올레이트), MYS-IEX(폴리옥시에틸렌모노스테아레이트)」 (이상, 상품명) 등을 들 수 있다. 또한, 가와켄 파인케미칼(주)제 히노액트 T-8000E 등의 양성 분산제도 들 수 있다. 또한, 후술하는 (F)알칼리 가용성 수지에 기재되는 고분자화합물 등을 들 수 있다.
특히, 분산성의 관점에서 측쇄에 폴리에스테르쇄를 갖는 고분자분산제가 바람직하고, 또한, 분산성과, 포토리소그래피법에 의해 형성된 패턴의 해상성의 관점에서 산기와 폴리에스테르쇄를 갖는 수지가 바람직하다. 안료분산제에 있어서의 바람직한 산기로서는 흡착성의 관점에서 pKa가 6 이하인 산기가 바람직하고, 특히 카르복실산, 술폰산, 인산이 바람직하다.
이하에, 본 발명에 있어서 바람직하게 사용되는 분산 수지에 대해서 설명한다.
바람직한 분산 수지는 분자내에 수소원자를 제외한 원자수가 40?10000의 범위이며, 폴리에스테르 구조, 폴리에테르 구조, 및 폴리아크릴레이트 구조로부터 선택되는 그래프트쇄를 갖는 그래프트 공중합체이며, 하기 식(1)?식(5) 중 어느 하나로 나타내어지는 구조단위를 포함하는 그래프트 공중합체이다.
Figure pct00001
〔식(1)?식(5) 중, X1, X2, X3, X4, X5, 및 X6은 각각 독립적으로 수소원자 또는 1가의 유기기를 나타내고, Y1, Y2, Y3, Y4, 및 Y5는 각각 독립적으로 2가의 연결기를 나타내고, Z1, Z2, Z3, Z4, 및 Z5는 각각 독립적으로 수소원자 또는 1가의 유기기를 나타낸다. R은 수소원자 또는 1가의 유기기를 나타내고, 공중합체 중에 구조의 다른 R이 존재하고 있어도 좋다. n, m, p, q, 및 r은 각각 1?500의 정수를 나타낸다〕
구체예로서 이하에 나타내는 화합물을 들 수 있다. 또한, 하기 예시 화합물 중 각 구조단위에 병기되는 수치(주쇄 반복단위에 병기되는 수치)는 상기 구조단위의 함유량〔질량%(wt%)이라고 기재〕을 나타낸다. 또한, 측쇄의 반복단위에 병기되는 수치는 상기 반복 부위의 반복수를 나타낸다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
흑색재료로서 무기안료를 사용하는 경우에는 우선, 안료와 분산제와, 적절한 용제에 의해 안료 분산 조성물을 조정한 후, 중합성 조성물에 배합하는 것이 분산 성 향상의 관점에서 바람직하다.
또한, 흑색재료로서 무기안료나 적외선 흡수 염료를 사용할 경우에 있어서도 소망의 분광을 실현하기 위해 기존의 적색, 청색, 녹색, 황색, 시안, 마젠타, 그레이 등의 색상을 갖는 유기안료로서 예시한 재료 이외의 염료로부터 적당히 선택해서 조합해서 사용해도 좋다.
그러한 안료 분산 조성물 중에 있어서의 안료분산제의 함유량으로서는 안료 분산 조성물 중의 착색제(흑색 안료 및 다른 착색제를 포함한다)의 전체 고형분 질량에 대해서 1질량%?90질량%가 바람직하고, 3질량%?70질량%가 보다 바람직하다.
이들 고분자재료는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 좋다. 고분자재료를 병용할 경우, 고분자재료의 함유량으로서는 본 발명에 의한 (A)특정 수지에 대해서 1질량%?100질량%인 것이 바람직하고, 3질량%?80질량%가 보다 바람직하고, 5질량%?50질량%가 더욱 바람직하다.
[감광성 성분]
흑색재료에 감광성 성분을 더 첨가함으로써 흑색 레지스트 조성물을 제공한다. 흑색 레지스트 조성물은 광에 의해 노광부의 현상액에의 용해성이 향상되는 포지티브 작용을 갖는 조성물이어도 노광부가 경화, 또는 현상액에의 용해성이 저하되는 네가티브 작용의 조성물이어도 어느 쪽이어도 채용할 수 있다. 예를 들면, 감광성 성분으로서 광중합개시제, 에틸렌성 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물을 첨가함으로써 해상성?색특성?도포성?현상성이 우수한 흑색 레지스트 조성물을 제공할 수 있다.
(광중합개시제)
흑색 레지스트 조성물은 감도 및 패턴 형성성 향상을 위해서 광중합개시제를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서의 광중합개시제는 광에 의해 분해되고, 본 발명에 있어서의 중합 가능한 성분의 중합을 개시, 촉진시키는 화합물이며, 파장 300nm?500nm의 영역에 흡수를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 광중합개시제는 단독으로, 또는 2종 이상을 병용해서 사용할 수 있다.
광중합개시제로서는 노광 감도의 관점에서 트리아진계 화합물, 알킬아미노 화합물, 벤질디메틸케탈 화합물, α-히드록시케톤 화합물, α-아미노케톤 화합물, 아실포스핀계 화합물, 포스핀옥사이드계 화합물, 메탈로센 화합물, 옥심계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 오늄계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, 아세토페논계 화합물 및 그 유도체, 시클로펜타디엔-벤젠-철착체 및 그 염, 할로메틸옥사디아졸 화합물, 3-아릴 치환 쿠마린 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물이 바람직하다.
광중합개시제는 보다 바람직하게는 트리아진계 화합물, 알킬아미노 화합물, α-아미노케톤 화합물, 아실포스핀계 화합물, 포스핀옥사이드계 화합물, 옥심계 화합물, 비이미다졸계 화합물, 오늄계 화합물, 벤조페논계 화합물, 아세토페논계 화합물이며, 트리아진계 화합물, 알킬아미노 화합물, 옥심계 화합물, 비이미다졸계 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 화합물이 더욱 바람직하고, 옥심계 화합물, 비이미다졸계 화합물이 가장 바람직하다.
특히, 흑색 레지스트 조성물은 충분한 차광성을 확보하기 위해서 처방 상 흑색 레지스트 조성물의 안료농도가 높고, 한편으로 개시제의 첨가량은 적어지고, 감도가 저하되어 버린다. 또한, 노광을 스텝퍼로 행할 때는 트리아진계 화합물 등과 같이 노광시에 할로겐 함유 화합물을 발생하는 개시제를 사용하면 기기의 부식의 원인이 되어 사용하기 어렵다. 이들을 고려하면 감도와 여러 성능을 만족시키는 광중합개시제로서는 옥심계 화합물이 바람직하고, 특히, 365nm에 흡수를 갖는 옥심계 화합물이 가장 바람직하다.
광중합개시제의 함유량은 흑색 레지스트 조성물의 전체 고형분에 대해서 0.1질량%?50질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5질량%?30질량%, 특히 바람직하게는 1질량%?20질량%이다. 이 범위에서 양호한 감도와 패턴 형성성이 얻어진다.
(에틸렌성 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물)
본 발명의 흑색 레지스트 조성물은 상기 수지 이외의 에틸렌성 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물(이하, 단지 「중합성 화합물」이라고 칭하는 경우가 있다)을 함유할 수 있다.
에틸렌성 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물은 상기 수지 이외의 것으로서, 적어도 한개의 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 부가 중합성 화합물이며, 말단 에틸렌성 불포화 결합을 적어도 1개, 바람직하게는 2개 이상 갖는 화합물로부터 선택된다. 이러한 화합물군은 상기 산업분야에 있어서 널리 알려지는 것이며, 본 발명에 있어서는 이들을 특별히 한정 없이 사용할 수 있다. 이들은 예를 들면 모노머, 프리폴리머, 즉 2량체, 3량체 및 올리고머, 또는 이들의 혼합물 및 이들의 공중합체 등의 화학적 형태를 가진다.
본 발명에 바람직하게 사용할 수 있는 중합성 화합물로서는 예를 들면, 일본 특허 공개 2008-233244호 공보의 단락번호 〔0115〕?〔0116〕에 기재된 화합물, 및 일본 특허 공개 2009-20453호 공보의 단락번호 〔0100〕?〔0109〕에 기재된 화합물을 들 수 있고, 이들을 목적에 따라서 사용할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 중합성 화합물로서는 비스페놀A디아크릴레이트 EO변성체, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트 숙신산 변성체, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 트리(아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트 EO변성체, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 EO변성체 등이 바람직하고, 또한, 시판품으로서는 DPHA-40H(니폰 카야쿠(주)제), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600(교에이(주)제)이 바람직하다.
에틸렌성 불포화 이중 결합을 함유하는 화합물의 함유량은 흑색 레지스트 조성물의 고형분 중에 1질량%?90질량%인 것이 바람직하고, 5질량%?80질량%인 것이 보다 바람직하고, 10질량%?70질량%인 것이 더욱 바람직하다.
흑색 레지스트 조성물은 알칼리 가용성 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다. 알칼리 가용성 수지를 함유함으로써 현상성?패턴 형성성이 향상된다.
[알칼리 가용성 수지]
알칼리 가용성 수지로서는 선상 유기 고분자 중합체로서, 분자(바람직하게는 아크릴계 공중합체, 스티렌계 공중합체를 주쇄로 하는 분자) 중에 적어도 1개의 알칼리 가용성을 촉진시키는 기(예를 들면 카르복실기, 인산기, 술폰산기, 히드록실기 등)를 갖는 알칼리 가용성 수지 중에서 적당히 선택할 수 있다.
상기 알칼리 가용성 수지로서는 예를 들면, 일본 특허 공개 2008-233244호 공보의 단락번호〔0096〕?〔0111〕에 기재된 수지를 들 수 있다.
알칼리 가용성 수지의 구체적인 구성 단위에 대해서는 특히 (메타)아크릴산과, 이것과 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체, 소위 아크릴계 수지가 바람직하다.
이들 중에서는 특히, 벤질(메타)아크릴레이트/(메타)아크릴산 공중합체나 벤질(메타)아크릴레이트/(메타)아크릴산/다른 모노머로 이루어지는 다원 공중합체가 바람직하다.
아크릴계 수지는 20mgKOH/g?200mgKOH/g의 범위의 산가를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위이면 현상성, 및 패턴형상이 양호하다.
또한, 아크릴계 수지의 질량 평균 분자량(Mw)(GPC법으로 측정된 폴리스티렌 환산치)은 컬러 레지스트를 도포 등의 공정상 사용하기 쉬운 점도범위를 실현하기 위해서, 또 막강도를 확보하기 위해서 2,000?100,000인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3,000?50,000이다.
아크릴계 수지의 산가를 상기에서 특정한 범위로 하기 위해서는 각 단량체의 공중합 비율을 적절하게 조정함으로써 용이하게 행할 수 있다. 또한, 질량 평균 분자량의 범위를 상기 범위로 하기 위해서는 단량체의 공중합시에 중합 방법에 따른 연쇄 이동제를 적절한 양 사용함으로써 용이하게 행할 수 있다.
아크릴계 수지는 예를 들면 그 자체 공지의 라디칼 중합법에 의해 제조할 수 있다. 라디칼 중합법으로 아크릴계 수지를 제조할 때의 온도, 압력, 라디칼 개시제의 종류 및 그 양, 용매의 종류 등등의 중합 조건은 당업자이면 용이하게 설정할 수 있고, 조건 설정이 가능하다.
흑색 레지스트 조성물에 알칼리 가용성 수지를 첨가할 때의 첨가량으로서는 조성물의 전체 고형분의 5질량%?90질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10질량%?60질량%이다. 이 범위이면 막강도가 높아서 피막성이 좋고, 또 화상 형성성이 양호하다.
또, 본 발명에 있어서의 흑색 레지스트 조성물의 가교 효율을 향상시키기 위해서 중합성기를 알칼리 가용성 수지에 갖는 수지를 단독 또는 중합성기를 갖지 않는 알칼리 가용성 수지와 병용해도 좋고, 아릴기, (메타)아크릴기, 아릴옥시알킬기 등을 측쇄에 함유한 폴리머 등이 유용하다.
중합성 이중 결합을 갖는 알칼리 가용성 수지는 알칼리 현상액에 의한 현상이 가능하며, 광경화성과 열경화성을 더 구비한 것이다.
이들 중합성기를 함유하는 폴리머의 예를 이하에 나타내지만, COOH기, OH기 등의 알칼리 가용성기와 탄소-탄소간 불포화 결합이 포함되어 있으면 하기에 한정되지 않는다.
(1) 미리 이소시아네이트기와 OH기를 반응시켜 미반응의 이소시아네이트기를 1개 남기고, 또한 (메타)아크릴로일기를 적어도 1개 포함하는 화합물과 카르복실기를 포함하는 아크릴 수지의 반응에 의해 얻어지는 우레탄 변성된 중합성 이중 결합 함유 아크릴 수지,
(2)카르복실기를 포함하는 아크릴 수지와 분자내에 에폭시기 및 중합성 이중 결합을 모두 갖는 화합물의 반응에 의해 얻어지는 불포화기 함유 아크릴 수지,
(3)산 펜던트형 에폭시아크릴레이트 수지,
(4)OH기를 포함하는 아크릴 수지와 중합성 이중 결합을 갖는 2염기산 무수물을 반응시킨 중합성 이중 결합 함유 아크릴 수지.
상기 중 특히 (1) 및 (2)의 수지가 바람직하다.
중합성 이중 결합을 갖는 알칼리 가용성 수지의 산가로서는 바람직하게는 30mgKOH/g?150mgKOH/g, 보다 바람직하게는 35mgKOH/g?120mgKOH/g이며, 또 질량 평균 분자량(Mw)으로서는 바람직하게는 2,000?50,000, 보다 바람직하게는 3,000?30,000이다.
알칼리 가용성 수지의 시판품으로서는 예를 들면, 다이야날 NR시리즈(미츠비시 레이온(주)제);Photomer 6173(COOH기 함유 Polyurethane acrylic oligomer, Diamond Shamrock Co. Ltd., 제);비스코트 R-264, KS 레지스트 106(모두 오사카 유키 카가쿠고교(주)제);사이크로마 P시리즈, 플락셀 CF200시리즈(모두 다이셀 카가쿠고교(주)제); Ebecryl3800(다이셀 유시비(주)제) 등을 들 수 있다.
[유기용제]
본 발명에 있어서의 흑색 레지스트 조성물은 일반적으로는 유기용제를 사용해서 구성할 수 있다. 유기용제는 각 성분의 용해성이나 흑색 레지스트 조성물의 도포성을 만족하면 기본적으로는 특별히 제한은 없지만, 특히 자외선흡수제, 바인더의 용해성, 도포성, 안전성을 고려해서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 흑색 레지스트 조성물을 조제할 때는 적어도 2종류의 유기용제를 포함하는 것이 바람직하다.
유기용제로서는 에스테르류로서, 예를 들면, 아세트산 에틸, 아세트산-n-부틸, 아세트산 이소부틸, 포름산 아밀, 아세트산 이소아밀, 아세트산 이소부틸, 프로피온산 부틸, 부티르산 이소프로필, 부티르산 에틸, 부티르산 부틸, 락트산 메틸, 락트산 에틸, 옥시아세트산 알킬(예:옥시아세트산 메틸, 옥시아세트산 에틸, 옥시아세트산 부틸(예를 들면, 메톡시아세트산 메틸, 메톡시아세트산 에틸, 메톡시아세트산 부틸, 에톡시아세트산 메틸, 에톡시아세트산 에틸 등)), 3-옥시프로피온산 알킬에스테르류(예:3-옥시프로피온산 메틸, 3-옥시프로피온산 에틸 등(예를 들면, 3-메톡시프로피온산 메틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸 등)), 2-옥시프로피온산 알킬에스테르류(예:2-옥시프로피온산 메틸, 2-옥시프로피온산 에틸, 2-옥시프로피온산 프로필 등(예를 들면, 2-메톡시프로피온산 메틸, 2-메톡시프로피온산 에틸, 2-메톡시프로피온산 프로필, 2-에톡시프로피온산 메틸, 2-에톡시프로피온산 에틸)), 2-옥시-2-메틸프로피온산 메틸 및 2-옥시-2-메틸프로피온산 에틸(예를 들면, 2-메톡시-2-메틸프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸프로피온산 에틸 등), 피루브산 메틸, 피루브산 에틸, 피루브산 프로필, 아세토아세트산 메틸, 아세토아세트산 에틸, 2-옥소부탄산 메틸, 2-옥소부탄산 에틸 등, 및 에테르류로서, 예를 들면, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트 등, 및, 케톤류로서 예를 들면, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 2-헵타논, 3-헵타논 등, 및, 방향족 탄화수소류로서, 예를 들면, 톨루엔, 크실렌 등을 바람직하게 들 수 있다.
이들 유기용제는 자외선흡수제 및 알칼리 가용성 수지의 용해성, 도포면형상의 개량 등의 관점에서 2종 이상을 혼합하는 것도 바람직하다. 이 경우, 특히 바람직하게는 상기 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 락트산 에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 아세트산 부틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 2-헵타논, 시클로헥사논, 에틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨 아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 및 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트로부터 선택되는 2종 이상으로 구성되는 혼합 용액이다.
유기용제의 착색 경화성 조성물 중에 있어서의 함유량은 도포성의 관점에서 조성물의 전체 고형분 농도가 5?80질량%가 되는 양으로 하는 것이 바람직하고, 5?60질량%가 더욱 바람직하고, 10?50질량%가 특히 바람직하다.
흑색 레지스트 조성물은 필요에 따라서 이하에 상술하는 성분을 더 함유해도 좋다.
[증감제]
흑색 레지스트 조성물은 중합 개시제의 라디칼 발생 효율의 향상, 감광 파장의 장파장화의 목적으로 증감제를 함유해도 좋다. 본 발명에 사용할 수 있는 증감제로서는 상기한 광중합개시제에 대해서 전자 이동 기구 또는 에너지 이동 기구로 증감시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용할 수 있는 증감제로서는 이하에 열거하는 화합물류에 속하고 있고, 또한 300nm?450nm의 파장영역에 흡수 파장을 갖는 것을 들 수 있다.
바람직한 증감제의 예로서는 이하의 화합물류에 속하고 있고, 또한 330nm?450nm역에 흡수 파장을 갖는 것을 들 수 있다.
예를 들면, 다핵 방향족류(예를 들면, 페난트렌, 안트라센, 피렌, 페릴렌, 트리페닐렌, 9,10-디알콕시안트라센), 크산텐류(예를 들면, 플루오레세인, 에오신, 에리스로신, 로다민B, 로즈벵갈), 티오크산톤류(이소프로필티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 클로로티오크산톤), 시아닌류(예를 들면 티아카르보시아닌, 옥사카르보시아닌), 메로시아닌류(예를 들면, 메로시아닌, 카르보메로시아닌), 프탈로시아닌류, 티아진류(예를 들면, 티오닌, 메틸렌블루, 톨루이딘블루), 아크리딘류(예를 들면, 아크리딘 오렌지, 클로로플라빈, 아크리플라빈), 안트라퀴논류(예를 들면, 안트라퀴논), 스쿠알륨류(예를 들면, 스쿠알륨), 아크리딘 오렌지, 쿠마린류(예를 들면, 7-디에틸아미노-4-메틸쿠마린), 케토쿠마린, 페노티아진류, 페나진류, 스티릴벤젠류, 아조 화합물, 디페닐메탄, 트리페닐메탄, 디스티릴벤젠류, 카르바졸류, 포르피린, 스피로 화합물, 퀴나크리돈, 인디고, 스티릴, 피릴륨 화합물, 피로메텐 화합물, 피라졸로트리아졸 화합물, 벤조티아졸 화합물, 바르비투르산 유도체, 티오바르비투르산 유도체, 아세토페논, 벤조페논, 티오크산톤, 미힐러케톤 등의 방향족 케톤 화합물, N-아릴옥사졸리디논 등의 헤테로환 화합물 등을 들 수 있다.
또한 유럽 특허 제568,993호 명세서, 미국 특허 제4,508,811호 명세서, 동 5,227,227호 명세서, 일본 특허 공개 2001-125255호 공보, 일본 특허 공개 평 11-271969호 공보 등에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.
[중합 금지제]
흑색 레지스트 조성물의 제조 중 또는 보존 중에 있어서 중합 가능한 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 화합물의 불필요한 열중합을 저지하기 위해서 소량의 열중합 방지제를 첨가하는 것이 바람직하다.
열중합 방지제로서는 하이드로퀴논, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로갈롤, t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), N-니트로소페닐히드록시아민제1세륨염 등을 들 수 있다.
중합 금지제의 첨가량은 전체 조성물의 질량에 대해서 약 0.01질량%?약 5질량%가 바람직하다. 또 필요에 따라서, 산소에 의한 중합 저해를 방지하기 위해서 베헨산이나 베헨산 아미드와 같은 고급 지방산 유도체 등을 첨가하고, 도포 후의 건조의 과정에서 감광층의 표면에 편재시켜도 좋다. 고급 지방산 유도체의 첨가량은 전체 조성물의 약 0.5질량%?약 10질량%가 바람직하다.
[계면활성제]
흑색 레지스트 조성물에는 도포성을 보다 향상시키는 관점에서 각종 계면활성제를 첨가해도 좋다. 계면활성제로서는 불소계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 등의 각종 계면활성제를 사용할 수 있다.
특히, 흑색 레지스트 조성물은 불소계 계면활성제를 함유함으로써 도포액으로서 조제했을 때의 액특성(특히, 유동성)이 보다 향상되는 점에서 도포두께의 균일성이나 액절약성을 보다 개선시킬 수 있다.
즉, 불소계 계면활성제를 함유하는 흑색 레지스트 조성물을 적용한 도포액을 사용해서 막형성하는 경우에 있어서는 피도포면과 도포액의 계면장력을 저하시킴으로써 피도포면에의 젖음성이 개선되고, 피도포면에의 도포성이 향상된다. 이 때문에, 소량의 액량으로 수㎛ 정도의 박막을 형성한 경우이어도, 두께 편차가 작은 균일 두께의 막형성을 보다 바람직하게 행할 수 있는 점에서 유효하다.
불소계 계면활성제 중의 불소 함유율은 3질량%?40질량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 5질량%?30질량%이며, 특히 바람직하게는 7질량%?25질량%이다. 불소 함유율이 이 범위내인 불소계 계면활성제는 도포막의 두께의 균일성이나 액절약성의 점에서 효과적이며, 흑색 레지스트 조성물 중에 있어서의 용해성도 양호하다.
불소계 계면활성제로서는 예를 들면, 메가팩 F171, 동 F172, 동 F173, 동 F176, 동 F177, 동 F141, 동 F142, 동 F143, 동 F144, 동 R30, 동 F437, 동 F475, 동 F479, 동 F482, 동 F554, 동 F780, 동 F781(이상, DIC(주)제), 플루오라드 FC430, 동 FC431, 동 FC171(이상, 스미토모스리엠(주)제), 서플론 S-382, 동 SC-101, 동 SC-103, 동 SC-104, 동 SC-105, 동 SC1068, 동 SC-381, 동 SC-383, 동 S393, 동 KH-40(이상, 아사히가라스(주)제), 솔스퍼스 20000(니혼 루브리졸(주)) 등을 들 수 있다.
비이온계 계면활성제로서 구체적으로는 글리세롤, 트리메티롤프로판, 트리메티롤에탄 및 이들의 에톡실레이트 및 프로폭실레이트(예를 들면, 글리세롤프로폭실레이트, 글리세린에톡실레이트 등), 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜디라우레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트, 소르비탄 지방산 에스테르(BASF사제의 플루로닉 L10, L31, L61, L62, 10R5, 17R2, 25R2, 테트로닉 304, 701, 704, 901, 904, 150R1 등을 들 수 있다.
양이온계 계면활성제로서 구체적으로는 프탈로시아닌 유도체(상품명:EFKA-745, 모리시타 산교(주)제), 오르가노실록산폴리머 KP341(신에츠 카가쿠고교(주)제), (메타)아크릴산계 (공)중합체 폴리플로우 No.75, No.90, No.95(교에샤 유시카가쿠고교(주)제), W001(유쇼(주)제) 등을 들 수 있다.
음이온계 계면활성제로서 구체적으로는 W004, W005, W017(유쇼(주)제) 등을 들 수 있다.
실리콘계 계면활성제로서는 예를 들면, 도레이 다우코닝(주)제 「도레이 실리콘 DC3PA」, 「도레이 실리콘 SH7PA」, 「도레이 실리콘 DC11PA」, 「도레이 실리콘 SH21PA」, 「도레이 실리콘 SH28PA」, 「도레이 실리콘 SH29PA」, 「도레이 실리콘 SH30PA」, 「도레이 실리콘 SH8400」, 모멘티브 퍼포먼스 마테리알즈사제 「TSF-4440」, 「TSF-4300」, 「TSF-4445」, 「TSF-4460」, 「TSF-4452」, 신에츠 카가쿠고교(주)제 「KP341」, 「KF6001」, 「KF6002」, 빅케미사제 「BYK307」, 「BYK323」, 「BYK330」 등을 들 수 있다. 계면활성제는 1종만을 사용해도 좋고, 2종류 이상을 조합해도 좋다.
계면활성제의 첨가량은 흑색 레지스트 조성물의 전체 질량에 대해서 0.001질량%?2.0질량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.005질량%?1.0질량%이다.
[기타 첨가제]
또한, 경화 피막의 물성을 개량하기 위해서 무기 충전제나, 가소제, 지지체 밀착성을 향상시킬 수 있는 지지체 밀착제를 첨가해도 좋다.
가소제로서는 예를 들면 디옥틸프탈레이트, 디도데실프탈레이트, 트리에틸렌글리콜디카프릴레이트, 디메틸글리콜프탈레이트, 트리크레실포스페이트, 디옥틸아디페이트, 디부틸세바케이트, 트리아세틸글리세린 등이 있고, 결합제를 사용한 경우, 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 화합물과 결합제의 합계 질량에 대해서 10질량% 이하 첨가할 수 있다.
흑색 레지스트 조성물을 지지체 등의 경질재료 표면에 적용하는 경우에는 상기 경질재료 표면과의 밀착성을 향상시키기 위한 첨가제(이하, 「지지체 밀착제」라고 칭한다)를 첨가해도 좋다.
지지체 밀착제로서는 공지의 재료를 사용할 수 있지만, 특히 실란계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 알루미늄계 커플링제를 사용하는 것이 바람직하다.
실란계 커플링제로서는 예를 들면, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란이 바람직하고, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란이 가장 바람직하다.
지지체 밀착제의 함유량은 흑색 레지스트 조성물의 미노광부에 잔사가 남지 않도록 하는 관점에서 본 발명의 흑색 레지스트 조성물의 전체 고형분에 대해서 0.1질량% 이상 30질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.5질량% 이상 20질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 1질량% 이상 10질량% 이하인 것이 특히 바람직하다.
웨이퍼 레벨 렌즈는 흑색 레지스트층(14)의 광반사율이 금속 등으로 이루어지는 층에 비해서 낮다. 이 때문에, 흑색 레지스트층(14)에 의해 충분히 차광하면서 반사광에 따른 고스트나 플레어 등의 문제를 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 2% 이하이며, 투과율을 1% 이하로 함으로써 상기 효과를 얻을 수 있다. 이러한 물성을 갖는 흑색 레지스트층(14)은 상술의 흑색 레지스트 조성물을 사용해서 형성함으로써 달성된다.
본 발명의 반사율은 소망의 기판 상에 도포하고, 분광 광도계로 측정할 수 있다. 가시광(400-700nm)의 반사광을 측정한다. 반사광은 낮을수록 바람직하지만, 평균치가 2% 이하, 바람직하게는 반사율이 1.5% 이하이다.
이어서, 상술한 웨이퍼 레벨 렌즈를 제조하는 순서의 바람직한 예를 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태에 있어서 이미 설명한 부재 등과 동등한 구성?작용을 갖는 부재 등에 대해서는 도면 중에 동일 부호 또는 상당 부호를 붙임으로써 설명을 간략화 또는 생략한다.
도 5는 기판에 렌즈가 되는 성형 재료를 공급하고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 6a?도 6c는 기판에 렌즈를 금형으로 성형하는 순서를 나타내는 도면이다.
렌즈(10)를 형성하는 재료로서는 예를 들면 유리를 사용할 수 있다. 유리는 종류가 풍부하며, 고굴절율을 갖는 것을 선택할 수 있으므로, 큰 파워를 갖게 하고 싶은 렌즈의 소재로서 적합하다. 또한, 유리는 내열성이 우수하고, 상술한 촬상 유닛의 리플로우 실장에 바람직하다.
또, 렌즈(10)를 형성하는 재료로서 수지를 사용할 수도 있다. 수지는 가공성이 우수하고, 금형 등으로 렌즈면을 간이하고 또한 저렴하게 형성하는데에 적합하다. 수지로서는 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지 모두 사용할 수 있지만, 상술한 촬상 유닛의 리플로우 실장을 고려하면 연화점이 예를 들면 200℃ 이상의 비교적 높은 것이 바람직하고, 250℃ 이상의 것이 보다 바람직하다.
자외선 경화성 수지로서는 자외선 경화성 실리콘 수지, 자외선 경화성 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 예시할 수 있다. 에폭시 수지로서는 선팽창계수가 40?80[10-6/K]이며, 굴절율이 1.50?1.70, 바람직하게는 1.50?1.65인 것을 사용할 수 있다. 열경화성 수지로서는 열경화성 실리콘 수지, 열경화성 에폭시 수지, 열경화성 페놀 수지, 열경화성 아크릴 수지 등을 예시할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 수지로서는 선팽창계수가 30?160[10-6/K]이며, 굴절율이 1.40?1.55인 것을 사용할 수 있다. 에폭시 수지는 선팽창계수가 40?80[10-6/K]이며, 굴절율이 1.50?1.70, 바람직하게는 1.50?1.65인 것을 사용할 수 있다. 페놀 수지는 선팽창계수가 30?70[10-6/K]이며, 굴절율이 1.50?1.70인 것을 사용할 수 있다. 아크릴 수지로서는 선팽창계수가 20?60[10-6/K]이며, 굴절율이 1.40?1.60, 바람직하게는 1.50?1.60인 것을 사용할 수 있다. 열경화성 수지로서는 구체적으로는 후지 고분시고교(주)제 SMX-7852?SMX-7877, (주)도시바제 IVSM-4500, 도레이 다우코닝(주)제 SR-7010 등을 예시할 수 있다. 열가소성 수지로서는 폴리카보네이트 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지 등을 예시할 수 있다. 폴리카보네이트는 선팽창계수가 60?70[10-6/K]이며, 굴절율이 1.40?1.70, 바람직하게는 1.50?1.65인 것을 사용할 수 있다. 폴리설폰 수지는 선팽창계수가 15?60[10-6/K]이며, 굴절율이 1.63인 것을 사용할 수 있다. 폴리에테르설폰 수지는 선팽창계수가 20?60[10-6/K]이며, 굴절율이 1.65인 것을 사용할 수 있다.
일반적으로 광학 유리의 선팽창계수는 20℃에서 4.9?14.3[10-6/K]이며, 굴절율은 파장 589.3nm에서 1.4?2.1이다. 또한, 석영 유리의 선팽창계수는 0.1?0.5[10-6/K]이며, 굴절율은 약 1.45이다.
또, 무기 미립자를 수지 매트릭스 중에 분산시킴으로써 얻어지는 유기무기 복합 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 무기 미립자로서는 예를 들면 산화물 미립자, 황화물 미립자, 셀레늄화물 미립자, 텔루륨화물 미립자를 들 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 산화 지르코늄, 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 황화 아연 등의 미립자를 들 수 있다.
무기 미립자는 단독으로 사용해서 2종 이상을 병용해도 좋다. 또한, 복수의 성분에 의한 복합물이어도 좋다. 또한, 무기 미립자에는 광촉매 활성 저감, 흡수율 저감 등의 여러가지 목적으로 이종금속을 도핑하거나, 표면층을 실리카, 알루미나 등의 이종금속 산화물로 피복하거나, 실란 커플링제, 티나네이트 커플링제, 유기산(카르복실산류, 술폰산류, 인산류, 포스폰산류 등) 또는 유기산기를 갖는 분산제 등으로 표면 수식해도 좋다.
무기 미립자의 수평균 입자 사이즈는 지나치게 작으면 물질의 특성이 변화되는 경우가 있다. 또한, 수지 매트릭스와 무기 미립자의 굴절율차가 큰 경우에는 무기 미립자의 수평균 입자 사이즈가 지나치게 크면 레일리 산란의 영향이 현저해진다. 이 때문에, 1nm?15nm가 바람직하고, 2nm?10nm가 더욱 바람직하고, 3nm?7nm가 특히 바람직하다. 또한, 무기 미립자의 입자 사이즈 분포는 좁을수록 바람직하다. 이러한 단분산 입자의 정의의 방법은 여러가지이지만, 예를 들면, 일본 특허 공개 2006-160992호 공보에 기재되는 수치 규정 범위가 바람직한 입경 분포 범위에 적합하다. 여기서, 상술의 수평균 1차 입자 사이즈는 예를 들면 X선 회절(XRD) 장치 또는 투과형 전자현미경(TEM) 등으로 측정할 수 있다.
무기 미립자의 굴절율로서는 22℃, 589.3nm의 파장에 있어서 1.90?3.00인 것이 바람직하고, 1.90?2.70인 것이 더욱 바람직하고, 2.00?2.70인 것이 특히 바람직하다.
무기 미립자의 수지에 대한 함유량은 투명성과 고굴절율화의 관점에서 5질량% 이상인 것이 바람직하고, 10?70질량%가 더욱 바람직하고, 30?60질량%가 특히 바람직하다.
유기무기 복합 재료에 사용되는 수지로서는 공지의 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 일본 특허 공개 2007-93893호 공보에 기재된 굴절율 1.60보다 큰 수지, 일본 특허 공개 2007-211164호 공보에 기재된 소수성 세그먼트 및 친수성 세그먼트로 구성되는 블록 공중합체, 일본 특허 공개 2007-238929호 공보, 일본 특허 출원 2008-12645호, 일본 특허 공개 2010-043191호 공보, 일본 특허 공개 2010-065063호 공보, 일본 특허 공개 2010-54817호 공보에 기재된 고분자 말단 또는 측쇄에 무기 미립자와 임의의 화학 결합을 형성할 수 있는 관능기를 갖는 수지, 일본 특허 공개 2010-031186호 공보, 일본 특허 공개 2010-37368호 공보에 기재된 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 유기무기 복합 재료에는 필요에 따라서 가소제, 분산제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.
기판(1)은 렌즈(10)의 성형 재료와 같은 것을 사용할 수 있다. 또는 기판(1)은 가시광에 대해서 투명한 유리 등의 재료이면 렌즈(10)의 성형 재료와는 다른 재료로 만들어도 좋다. 이 경우에는 기판(1)을 형성하는 재료로서는 렌즈(10)를 형성하는 재료와 선팽창계수가 친밀한 것이 바람직하다. 렌즈(10)를 형성하는 재료, 및 기판(1)을 형성하는 재료의 선팽창계수가 가까우면 상술한 촬상 유닛(1)의 리플로우 실장에 있어서 렌즈(10)의 변형이나 갈라짐이라는 문제를 회피할 수 있다.
또한, 도시하지 않지만, 기판(1)의 광이 입사하는 측의 면에는 적외선 필터(IR 필터)가 형성되어 있어도 좋다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(1)의 렌즈를 성형하는 부위에 디스펜서(50)을 사용해서 성형재료(M)를 적하한다. 여기에서는 공급하는 1개의 부위에는 1개의 렌즈(10)에 상당하는 양의 성형재료(M)가 공급된다.
기판(1)에 성형재료(M)를 공급한 후, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 렌즈를 성형하기 위한 금형(60)을 배치한다. 금형(60)에는 렌즈(10)의 형상을 전사하기 위한 오목부(62)가 소망의 렌즈(10)의 수에 따라 형성되어 있다.
도 6b에 나타낸 바와 같이, 금형(60)을 기판(1) 상의 성형재료(M)에 밀착하여 성형재료(M)를 오목부의 형상에 맞춰 변형시킨다. 그리고, 금형(60)을 성형재료(M)에 말착한 상태로 성형재료(M)가 열경화성 수지나 자외선경화성 수지인 경우에는 금형의 외측으로부터 열 또는 자외선을 조사함으로써 성형재료(M)를 경화시킨다.
성형재료(M)를 경화시킨 후, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 금형(60)으로부터 기판(1) 및 렌즈(10)를 이형한다.
도 7a?도 7c는 렌즈가 성형된 기판에 흑색 레지스트층을 패터닝하는 순서를 설명하는 도면이다.
[패턴 형성 방법]
이어서 패턴 형성 방법에 대해서 설명한다.
흑색 레지스트층의 패턴 형성 방법은 기판 상에 흑색 레지스트 조성물을 도포해서 상기 레지스트 조성물로 이루어지는 흑색 레지스트층을 형성하는 흑색 레지스트층 형성 공정과, 이 흑색 레지스트층을 마스크를 통해 노광하는 노광 공정과, 노광 후의 흑색 레지스트층을 현상해서 차광 패턴을 형성하는 현상 공정을 포함한다. 패턴 형성은 렌즈를 제작하기 전에도 렌즈를 제작한 후에도 임의로 행할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 각 공정에 대해서 설명한다.
<흑색 레지스트층 형성 공정>
흑색 레지스트층 형성 공정에서는 도 7a에 나타낸 바와 같이, 복수의 렌즈(10)가 성형된 기판(1)을 구비하는 렌즈 모듈의 표면 상에 흑색 레지스트 조성물을 도포해서 상기 레지스트 조성물로 이루어지는 광반사율이 낮은 흑색 레지스트층(14)을 형성한다. 이 때, 흑색 레지스트층(14)은 렌즈 모듈의 표면에 있어서의 기판부분의 표면, 및, 렌즈(10)의 렌즈면(10a)과 렌즈 가장자리부(10b)의 표면을 모두 덮도록 형성된다.
본 공정에 사용하는 기판(1)으로서는 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 소다 유래, 파이렉스(등록상표) 유리, 석영 유리 및 투명 수지 등을 들 수 있다.
또한, 이들 기판(1) 상에는 필요에 따라 상부층과의 밀착 개량, 물질의 확산 방지 또는 기판(1) 표면의 평탄화를 위해서 프라이머층을 형성해도 좋다.
흑색 레지스트 조성물을 도포하는 방법으로서는 슬릿 도포, 스프레이 도포법, 잉크젯법, 회전 도포, 유연 도포, 롤 도포, 스크린 인쇄법 등의 각종 도포 방법을 적용할 수 있다. 양호한 막두께를 얻기 위해서는 스프레이 도포가 바람직하다. 또한, 스프레이 도포는 저반사율을 얻는 점에서도 바람직하다.
흑색 레지스트 조성물을 스프레이 도포할 때의 바람직한 조건으로서는 고형분이 10%?40%인 조성물을 사용하고, 1분간당 0.01cc?10cc 도포하고, 기판(1)으로부터 1cm?30cm의 거리에서 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 스프레이 도포를 행하는 노즐은 지름 0.05mm?1mm로 하는 것이 바람직하다.
흑색 레지스트 조성물의 도포 직후의 막두께로서는 도포막의 막두께 균일성, 도포 용제의 건조의 용이함의 관점에서 0.1㎛?20㎛가 바람직하고, 0.1㎛?10㎛가 더욱 바람직하고, 0.2㎛?10㎛가 보다 바람직하다. 또한, 0.2㎛?5㎛가 특히 바람직하고, 0.2㎛?3㎛가 가장 바람직하다.
스프레이 도포법을 사용하는 경우는 스프레이의 압력조건, 흑색 레지스트 조성물의 토출량, 스프레이 노즐의 종류, 렌즈 기판과 스프레이 노즐의 간격 등을 적당히 제어해서 흑색 레지스트 조성물의 막두께나 흑색 레지스트층의 균일성을 조정할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 스프레이 도포장치로서는 EVG사제 Nanospray, SUSS사제 AltaSpray, 테크인테크사제 레지스트 스프레이 코터 RS-C810A, 다이테크사제 TS-MSP-400, TS-MSP-300, TS-MSP-200, TS-MSP-100, 우시오사제 USC-2000ST 등을 들 수 있다.
도포된 흑색 레지스트층(14)(레지스트 조성물층)의 건조(프리베이킹)는 핫플레이트, 오븐 등에서 50℃?140℃의 온도에서 10초?300초로 행할 수 있다.
흑색 레지스트 조성물의 건조후의 도포막 두께(이하, 적당히, 「건조막 두께」라고 칭한다)는 소망의 차광성 등의 성능으로부터 임의로 선택할 수 있고, 대략0.1㎛ 이상 50㎛ 미만의 범위이다.
<노광 공정>
노광 공정에서는 상기 흑색 레지스트층 형성 공정에 있어서 형성된 흑색 레지스트층(14)(레지스트 조성물층)을 포토리소그래피를 사용해서 패턴형상으로 노광한다. 패턴 노광은 주사 노광이어도 좋지만, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 소정의 마스크 패턴을 갖는 마스크(70)를 통해 노광하는 형태가 바람직하다.
본 공정에 있어서의 노광에 있어서는 흑색 레지스트층(14)의 패턴 노광은 소정 마스크 패턴을 통해 노광하고, 흑색 레지스트층(14) 중 광조사된 부분만을 경화시킴으로써 행할 수 있다. 여기에서는 렌즈 가장자리부(10b)의 표면과 렌즈(10) 사이의 기판(1) 표면에 광을 조사하는 마스크 패턴을 사용한다. 이렇게 함으로써, 렌즈면(10a)을 제외한 영역의 흑색 레지스트층(14)만이 광조사에 의해 경화된다. 노광에 있어서 사용할 수 있는 방사선으로서는 특히, g선, h선, i선 등의 자외선이 바람직하게 사용된다. 이 방사선은 단일파장의 광원이어도 좋고, 고압 수은등과 같이 모든 파장을 포함한 광원을 사용해도 좋다.
<현상 공정>
이어서, 알칼리 현상 처리(현상 공정)를 행함으로써 상기 노광에 의해 광미조사 부분을 알칼리 수용액에 용출시켜 광경화된 부분만이 남는다. 이 예에서는 렌즈면(10a)에 형성된 흑색 레지스트층(14)만이 제거되고, 그 이외의 영역에 흑색 레지스트층(14)이 남는다. (도 7c 참조). 알칼리제로서는 유기, 또는 무기의 알칼리제 및 그 조합을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 주위의 회로 등에 데미지를 일으키지 않는 유기 알칼리 현상액이 바람직하다.
현상액에 사용하는 알칼리제로서는 예를 들면, 암모니아수, 에틸아민, 디에틸아민, 디메틸에탄올아민, 테트라메틸암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄히드록시드, 콜린, 피롤, 피페리딘, 1,8-디아자비시클로-[5,4,0]-7-운데센 등의 유기 알카리성 화합물, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소 칼륨 등의 무기화합물 등을 들 수 있고, 이들 알칼리제를 농도가 0.001질량%?10질량%, 바람직하게는 0.01질량%?1질량%가 되도록 순수로 희석한 알카리성 수용액이 현상액으로서 바람직하게 사용된다. 상기 알카리성 수용액에 알콜류, 계면활성제를 적당량 첨가해서 사용할 수도 있다.
또한, 이러한 알카리성 수용액으로 이루어지는 현상액을 사용한 경우에는 일반적으로 현상후 순수로 세정(린스)한다.
현상 방법으로서는 예를 들면, 현상액이 채워진 조 안에 기판을 일정 시간 침지하는 방법(딥법), 기판 표면에 현상액을 표면 장력에 의해 상승시켜 일정 시간 정지함으로써 현상하는 방법(퍼들법), 기판 표면에 현상액을 분무하는 방법(스프레이법), 일정 속도로 회전하고 있는 기판 상에 일정 속도로 현상액 토출 노즐을 스캔하면서 현상액을 계속해서 토출하는 방법(다이나믹 디스펜스법) 등을 적용할 수 있다.
현상 온도로서는 통상 20℃?30℃이며, 현상 시간은 20초?90초의 범위에서 행해진다.
이어서, 잉여의 현상액을 세정 제거하고, 건조를 실시한다.
또한, 이 예의 제조 방법에 있어서는 상술한 흑색 레지스트층 형성 공정, 노광 공정, 및 현상 공정을 행한 후에, 필요에 따라 형성된 차광 패턴을 가열(포스트베이킹) 및/또는 노광에 의해 경화하는 경화 공정을 포함하고 있어도 좋다.
포스트베이킹은 경화를 완전한 것으로 하기 위한 현상 후의 가열 처리이며, 통상 100℃?250℃의 열경화 처리를 행한다. 포스트베이킹의 온도, 및 시간 등의 조건은 기판 또는 렌즈 소재에 따라 적당히 설정할 수 있다. 예를 들면 기판이 유리인 경우는 상기 온도 범위 중에서도 180℃?240℃가 바람직하게 사용된다.
이 포스트베이킹 처리는 현상 후의 흑색 레지스트층(14)을 상기 조건이 되도록 핫플레이트나 컨벡션 오븐(열풍 순환식 건조기), 고주파 가열기 등의 가열 수단을 사용해서 연속식 또는 배치식으로 행할 수 있다.
웨이퍼 레벨 렌즈에 사용되는 에너지 경화성의 수지 조성물은 열에 의해 경화되는 수지 조성물, 또는 활성 에너지선의 조사(예를 들면 자외선, 전자선 조사)에 의해 경화되는 수지 조성물 중 어느 것이어도 좋다.
금형 형상의 전사 적성 등 성형성의 관점에서 경화 전에는 적당한 유동성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 상온에서 액체이며, 점도가 1000?50000mPa?s 정도의 것이 바람직하다.
한편, 경화 후에는 리플로우 공정을 통해도 열변형되지 않을 정도의 내열성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 상기 관점에서 경화물의 유리 전이 온도는 200℃ 이상인 것이 바람직하고, 250℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 300℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 수지 조성물에 이러한 높은 내열성을 부여하기 위해서는 분자 레벨로 운동성을 속박하는 것이 필요하며, 유효한 수단으로서는 (1)단위 체적당 가교 밀도를 올리는 수단, (2)강직한 환구조를 갖는 수지를 이용하는 수단(예를 들면 시클로헥산, 노르보르난, 테트라시클로도데칸 등의 지환구조, 벤젠, 나프탈렌 등의 방향환구조, 9,9'-비페닐플루오렌 등의 카르도구조, 스피로인단 등의 스피로구조를 갖는 수지, 구체적으로는 예를 들면, 일본 특허 공개 평 9-137043호 공보, 동 10-67970호 공보, 일본 특허 공개 2003-55316호 공보, 동 2007-334018호 공보, 동 2007-238883호 공보 등에 기재된 수지), (3)무기 미립자 등 고Tg의 물질을 균일하게 분산시키는 수단(예를 들면 일본 특허 공개 평 5-209027호 공보, 동 10-298265호 공보 등에 기재) 등을 들 수 있다. 이들 수단은 복수 병용해도 좋고, 유동성, 수축률, 굴절률 특성 등 다른 특성을 손상시키지 않는 범위에서 조정하는 것이 바람직하다.
형상 전사 정밀도의 관점에서는 경화 반응에 의한 체적 수축률이 작은 수지 조성물이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 수지 조성물의 경화 수축률로서는 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 보다 바람직하고, 3% 이하인 것이 특히 바람직하다.
경화 수축률이 낮은 수지 조성물로서는 예를 들면, (1)고분자량의 경화제(프리폴리머 등)를 포함하는 수지 조성물(예를 들면 일본 특허 공개 2001-19740호 공보, 동 2004-302293호 공보, 동 2007-211247호 공보 등에 기재, 고분자량 경화제의 수평균 분자량은 200?100,000의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500?50,000의 범위이며, 특히 바람직하게는 1,000?20,000의 경우이다. 또 상기 경화제의 수평균 분자량/경화 반응성기의 수로 계산되는 값이 50?10,000의 범위에 있는 것이 바람직하고, 100?5,000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 200?3,000의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다), (2)비반응성 물질(유기/무기 미립자, 비반응성 수지 등)을 포함하는 수지 조성물(예를 들면 일본 특허 공개 평 6-298883호 공보, 동 2001-247793호 공보, 동 2006-225434호 공보 등에 기재), (3)저수축 가교 반응성기를 포함하는 수지 조성물(예를 들면, 개환 중합성기(예를 들면 에폭시기(예를 들면, 일본 특허 공개 2004-210932호 공보 등에 기재), 옥세타닐기(예를 들면, 일본 특허 공개 평 8-134405호 공보 등에 기재), 에피술피드기(예를 들면, 일본 특허 공개 2002-105110호 공보 등에 기재), 환상 카보네이트기(예를 들면, 일본 특허 공개 평 7-62065호 공보 등에 기재) 등), 엔/티올 경화기(예를 들면, 일본 특허 공개 2003-20334호 공보 등에 기재), 히드로실릴화 경화기(예를 들면, 일본 특허 공개 2005-15666호 공보 등에 기재) 등), (4)강직 골격 수지(플루오렌, 아다만탄, 이소포론 등)를 포함하는 수지 조성물(예를 들면, 일본 특허 공개 평 9-137043호 공보 등에 기재), (5)중합성기가 다른 2종류의 모노머를 포함하고 상호 관입 망목 구조(소위 IPN 구조)가 형성되는 수지 조성물(예를 들면, 일본 특허 공개 2006-131868호 공보 등에 기재), (6)팽창성 물질을 포함하는 수지 조성물(예를 들면, 일본 특허 공개 2004-2719호 공보, 일본 특허 공개 2008-238417호 공보 등에 기재) 등을 들 수 있고, 본 발명에 있어서 바람직하게 이용할 수 있다. 또 상기한 복수의 경화 수축 저감 수단을 병용하는 것(예를 들면, 개환 중합성기를 함유하는 프리폴리머와 미립자를 포함하는 수지 조성물 등)이 물성 최적화의 관점에서는 바람직하다.
본 발명의 웨이퍼 레벨 렌즈에는 고-저 2종류 이상의 아베수가 다른 수지 조성물이 요망된다.
고아베수측의 수지는 아베수(νd)가 50 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 55 이상이며 특히 바람직하게는 60 이상이다. 굴절율(nd)은 1.52 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.55 이상이며, 특히 바람직하게는 1.57 이상이다.
이러한 수지로서는 지방족 수지가 바람직하고, 특히 지환 구조를 갖는 수지(예를 들면, 시클로헥산, 노르보르난, 아다만탄, 트리시클로데칸, 테트라시클로도데칸 등의 환구조를 갖는 수지, 구체적으로는 예를 들면, 일본 특허 공개 평 10-152551호 공보, 일본 특허 공개 2002-212500호 공보, 동 2003-20334호 공보, 동 2004-210932호 공보, 동 2006-199790호 공보, 동 2007-2144호 공보, 동 2007-284650호 공보, 동 2008-105999호 공보 등에 기재된 수지)가 바람직하다.
저아베수측의 수지는 아베수(νd)가 30 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 이하이며 특히 바람직하게는 20 이하이다. 굴절율(nd)은 1.60 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.63 이상이며, 특히 바람직하게는 1.65 이상이다.
이러한 수지로서는 방향족 구조를 갖는 수지가 바람직하고, 예를 들면 9,9'-디아릴플루오렌, 나프탈렌, 벤조티아졸, 벤조트리아졸 등의 구조를 포함하는 수지(구체적으로는 예를 들면, 일본 특허 공개 소 60-38411호 공보, 일본 특허 공개 평 10-67977호 공보, 일본 특허 공개 2002-47335호 공보, 동 2003-238884호 공보, 동 2004-83855호 공보, 동 2005-325331호 공보, 동 2007-238883호 공보, 국제공개 2006/095610호 공보, 특허 제2537540호 공보 등에 기재된 수지 등)가 바람직하다.
본 발명의 수지에는 굴절율을 향상시킬 목적이나 아베수를 조정할 목적을 위해 무기 미립자를 매트릭스 중에 분산시키는 것이 바람직하다. 무기 미립자로서는 예를 들면, 산화물 미립자, 황화물 미립자, 셀레늄화물 미립자, 텔루륨화물 미립자를 들 수 있다. 보다 구체적으로는 예를 들면, 산화 지르코늄, 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오브, 산화 세륨, 산화 알루미늄, 산화 란탄, 산화 이트륨, 황화 아연 등의 미립자를 들 수 있다.
특히 상기 고아베수의 수지에 대해서는 산화 란탄, 산화 알루미늄, 산화 지르코늄 등의 미립자를 분산시키는 것이 바람직하고, 저아베수의 수지에 대해서는 산화 티타늄, 산화 주석, 산화 지르코늄 등의 미립자를 분산시키는 것이 바람직하다. 무기 미립자는 단독으로 사용해도 2종 이상을 병용해도 좋다. 또한, 복수의 성분에 의한 복합물이어도 좋다. 또한, 무기 미립자에는 광촉매 활성 저감, 흡수율 저감 등의 여러 목적으로 이종금속을 도핑하거나, 표면층을 실리카, 알루미나 등 이종금속 산화물로 피복하거나, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 유기산(카르복실산류, 술폰산류, 인산류, 포스폰산류 등) 또는 유기산기를 갖는 분산제 등으로 표면수식해도 좋다. 무기 미립자의 수평균 입자 사이즈는 통상 1nm?1000nm 정도로 하면 좋지만, 지나치게 작으면 물질의 특성이 변화되는 경우가 있고, 지나치게 크면 레일리 산란의 영향이 현저해지므로 1nm?15nm가 바람직하고, 2nm?10nm가 더욱 바람직하고, 3nm?7nm가 특히 바람직하다. 또한, 무기 미립자의 입자 사이즈 분포는 좁을수록 바람직하다. 이러한 단분산 입자의 정의의 방법은 여러가지이지만, 예를 들면, 일본 특허 공개 2006-160992호 공보에 기재되는 수치 규정 범위가 바람직한 입경분포 범위에 적합하다. 여기서 상술의 수평균 1차 입자 사이즈는 예를 들면 X선 회절(XRD) 장치 또는 투과형 전자현미경(TEM) 등으로 측정할 수 있다. 무기 미립자의 굴절율로서는 22℃, 589nm의 파장에 있어서 1.90?3.00인 것이 바람직하고, 1.90?2.70인 것이 더욱 바람직하고, 2.00?2.70인 것이 특히 바람직하다. 무기 미립자의 수지에 대한 함유량은 투명성과 고굴절율화의 관점에서 5질량% 이상인 것이 바람직하고, 10?70질량%가 더욱 바람직하고, 30?60질량%가 특히 바람직하다.
수지 조성물에 미립자를 균일하게 분산시키기 위해서는 예를 들면 매트릭스를 형성하는 수지 모노머와의 반응성을 갖는 관능기를 포함하는 분산제(예를 들면 일본 특허 공개 2007-238884호 공보 실시예 등에 기재), 소수성 세그먼트 및 친수성 세그먼트로 구성되는 블록 공중합체(예를 들면 일본 특허 공개 2007-211164호 공보에 기재), 또는 고분자 말단 또는 측쇄에 무기 미립자로 임의의 화학 결합을 형성할 수 있는 관능기를 갖는 수지(예를 들면 일본 특허 공개 2007-238929호 공보, 일본 특허 공개 2007-238930호 공보 등에 기재) 등을 적당히 사용해서 미립자를 분산시키는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 사용되는 수지 조성물에는 실리콘계, 불소계, 장쇄 알킬기 함유 화합물 등의 공지의 이형제나 힌다드페놀 등의 산화 방지제 등의 첨가제가 적당히 배합되어 있어도 좋다.
본 발명의 경화성 수지 조성물에는 필요에 따라 경화 촉매 또는 개시제를 배합할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 일본 특허 공개 2005-92099호 공보(단락번호 [0063]?[0070]) 등에 기재된 열 또는 활성 에너지선의 작용에 의해 경화 반응(라디칼 중합 또는 이온 중합)을 촉진시키는 화합물을 들 수 있다. 이들 경화 반응 촉진제의 첨가량은 촉매나 개시제의 종류, 또는 경화 반응성 부위의 차이 등에 따라 달라 통틀어서 규정할 수는 없지만, 일반적으로는 경화 반응성 수지 조성물의 전체 고형분에 대해서 0.1?15질량% 정도가 바람직하고, 0.5?5질량% 정도가 보다 바람직하다.
본 발명의 경화성 수지 조성물은 상기 성분을 적당히 배합해서 제조할 수 있다. 이 때, 액상의 저분자 모노머(반응성 희석제) 등에 다른 성분을 용해할 수 있을 경우에는 별도 용제를 첨가할 필요는 없지만, 이 케이스에 적합하지 않는 경우에는 용제를 사용해서 각 구성 성분을 용해함으로써 경화성 수지 조성물을 제조할 수 있다. 상기 경화성 수지 조성물에 사용할 수 있는 용제로서는 조성물이 침전하지 않고 균일하게 용해 또는 분산되는 것이면 특별히 제한 없이 적당히 선택할 수 있고, 구체적으로는 예를 들면, 케톤류(예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등), 에스테르류(예를 들면, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸 등), 에테르류(예를 들면, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산 등)알콜류(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부탄올, 에틸렌글리콜 등), 방향족 탄화수소류(예를 들면, 톨루엔, 크실렌 등), 물 등을 들 수 있다. 경화성 조성물이 용제를 포함하는 경우에는 상기 조성물을 기판 및/또는 금형 상에 캐스팅하여 용제를 건조시킨 후에 금형형상 전사 조작을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 순서에서는 렌즈(10)의 형상이 오목형상인 경우를 예로 설명했지만, 형상은 특별히 한정되지 않고, 볼록형상이나 비구면의 형상이어도 좋다. 또한, 상기 순서에서는 기판(1)의 한쪽 면에 복수의 렌즈(10)가 성형된 렌즈 모듈을 구비한 웨이퍼 레벨 렌즈를 예로 설명했지만, 양쪽의 면에 복수의 렌즈(10)가 성형된 기판을 갖는 렌즈 모듈의 구성으로 해도 좋고, 그 경우에는 렌즈 모듈의 양쪽의 면에 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 흑색 레지스트층(14)이 형성된다.
도 8은 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 도 8의 웨이퍼 레벨 렌즈는 기판(1)과 렌즈(10)를 동일한 성형 재료로 동시에 성형한 렌즈 모듈을 구비한 구성(모노리식 타입)이다. 성형 재료로서는 상술한 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 이 예에서는 기판(1)의 한쪽 면(도면 중의 상측의 면)에는 오목형상의 렌즈(10)가 복수 형성되고, 다른쪽 면(도면 중의 하측의 면)에는 볼록형상의 렌즈(20)가 복수 형성되어 있다. 렌즈 모듈의 표면에 있어서 렌즈면(10a)을 제외한 영역, 즉 기판부분의 표면 및 렌즈 가장자리부(10b)의 표면에 흑색 레지스트층(14)이 패터닝되어 있다. 흑색 레지스트층(14)의 패터닝은 상술한 순서를 적용할 수 있다.
이어서, 흑색 레지스트층의 패터닝의 다른 순서를 설명한다. 상술의 예에서는 렌즈가 설치된 기판에 흑색 레지스트층을 패터닝하는 것이었지만, 이하에 설명하는 순서에서는 흑색 레지스트층을 기판에 패터닝한 후 기판에 렌즈를 성형하는 순서이다.
도 9a?도 9c는 흑색 레지스트층의 패터닝의 다른 순서를 나타내는 도면이다. 도 10a?도 10c는 흑색 레지스트층이 패터닝된 기판에 렌즈를 성형하는 순서를 나타내는 도면이다.
우선, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 기판(1) 상에 흑색 레지스트 조성물을 스프레이 도포해서 상기 레지스트 조성물로 이루어지는 흑색 레지스트층(14)을 형성하는 흑색 레지스트층 형성 공정을 행한다.
그 후, 기판(1) 상에 도포된 흑색 레지스트층(14)의 건조를 핫플레이트, 오븐 등에서 50℃?140℃의 온도에서 10초?300초 행한다. 흑색 레지스트 조성물의 건조막 두께는 소망의 차광성 등의 성능으로부터 임의로 선택할 수 있고, 대략 0.1㎛ 이상 50㎛ 미만의 범위이다.
이어서, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 흑색 레지스트층 형성 공정에 있어서 형성된 흑색 레지스트층(14)을 마스크(70)를 통해 패턴형상으로 노광하는 노광 공정을 행한다. 마스크(70)는 소정의 마스크 패턴을 갖는다. 본 공정에 있어서의 노광에 있어서는 흑색 레지스트층(14)의 패턴 노광은 흑색 레지스트층(14) 중 광조사된 부분만을 경화시킴으로써 행할 수 있다. 여기에서는 후공정에서 렌즈(10)를 성형했을 때에 렌즈(10)의 렌즈 개구(14a)가 되는 부위를 제외한 영역의 흑색 레지스트층(14)에만 광을 조사하는 마스크 패턴을 사용한다. 이렇게 함으로써, 렌즈(10)의 렌즈 개구(14a)가 되는 부위를 제외한 영역의 흑색 레지스트층(14)만이 광조사에 의해 경화된다. 또한, 노광에 있어서 사용할 수 있는 방사선으로서는 앞서 설명한 순서와 마찬가지로 g선, h선, i선 등의 자외선이 바람직하게 사용된다.
이어서, 알칼리 현상 처리(현상 공정)를 행함으로써 상기 노광에 의해 미경화 상태인 렌즈(10)의 렌즈 개구(14a)에 상당하는 영역의 레지스트층만이 알칼리 수용액에 용출된다. 또한, 렌즈(10)의 렌즈 개구(14a)의 영역을 제외한 영역의 광경화된 흑색 레지스트층(14)이 기판(1) 상에 남는다. (도 9c 참조). 알칼리제로서는 앞서 설명한 순서와 같은 것을 사용할 수 있다. 그 후, 잉여의 현상액을 세정 제거하고, 건조를 실시한다.
이 예의 제조 방법에 있어서는 상술한 흑색 레지스트층 형성 공정, 노광 공정, 및 현상 공정을 행한 후에 필요에 따라 형성된 차광 패턴을 상술의 포스트베이킹 및/또는 노광에 의해 경화하는 경화 공정을 포함하고 있어도 좋다.
이어서, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 흑색 레지스트층(14)이 패터닝된 기판(1) 상에 렌즈(10)를 구성하는 성형재료(M)가 디스펜서(50)에 의해 적하된다. 성형재료(M)는 렌즈(10)의 렌즈 개구(14a)에 상당하는 영역을 덮도록 상기 개구에 인접하는 흑색 레지스트층(14)의 단부를 일부 포함하도록 공급된다.
기판(1)에 성형재료(M)를 공급한 후, 도 10b에 나타낸 바와 같이, 렌즈를 성형하기 위한 금형(80)을 배치한다. 금형(80)에는 렌즈(10)의 형상을 전사하기 위한 오목부(82)가 소망의 렌즈(10)의 수에 따라 형성되어 있다.
금형(80)을 기판(1) 상의 성형재료(M)에 밀착하고, 성형재료(M)를 오목부의 형상에 맞춰 변형시킨다. 그리고, 금형(80)을 성형재료(M)에 밀착시킨 상태에서 성형재료(M)가 열경화성 수지나 자외선 경화성 수지인 경우에는 금형의 외측으로부터 열 또는 자외선을 조사함으로써 성형재료(M)를 경화시킨다.
성형재료(M)를 경화시킨 후, 금형(80)으로부터 기판(1) 및 렌즈(10)를 이형하고, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 기판(1)에 흑색 레지스트층(14)이 패터닝된 웨이퍼 레벨 렌즈를 얻을 수 있다.
웨이퍼 레벨 렌즈에 형성되는 흑색 레지스트층(14)은 렌즈 모듈의 표면의 렌즈(10)의 렌즈면(10a)을 제외한 영역에 패터닝되는 형상에 한정되지 않고, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 기판의 표면에 있어서 렌즈(10)의 광축과 교차하는 부분에 렌즈 개구(14a)가 형성되는 패턴으로 형성되어도 좋다. 도 10c의 예에서는 흑색 레지스트층(14)은 렌즈 모듈에 있어서 광학 조리개로서 기능하고, 렌즈 개구(14a)의 지름이 렌즈(10)의 유효지름이다.
웨이퍼 레벨 렌즈는 렌즈 모듈의 표면, 또는 기판의 표면에 패터닝된 광반사율이 낮은 흑색 레지스트층(14)에 의해 입사광을 차광함과 아울러 렌즈 모듈의 내부나 렌즈 모듈끼리의 사이에 있어서 광이 반사하는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 촬상 소자를 구비한 촬상 모듈에 적용한 경우에 촬상시에 반사광에 따른 고스트나 플레어라는 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 흑색 레지스트층(14)은 기판의 표면에 패터닝된 것이기 때문에 웨이퍼 레벨 렌즈에 다른 차광부재 등을 부착할 필요가 없어 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
특허문헌 2에 나타내는 구성과 같이, 렌즈의 주위에 표면이 요철의 구조물을 설치하는 구성의 경우에는 상기 구조물에 입사한 광이 반사 또는 발산함으로써 고스트 등의 문제가 생기기 쉬운 것이 우려된다. 그래서, 본 발명의 웨이퍼 레벨 렌즈는 도 2에 나타낸 바와 같이 렌즈(10)의 렌즈면(10a)을 제외한 영역에 패터닝된 흑색 레지스트층(14)이 형성되어 있기 때문에, 렌즈면(10a) 이외에서는 광을 차광할 수 있어 광학성능을 개선할 수 있다.
이어서, 흑색 레지스트층의 투과율 및 반사율을 측정했다.
도 11a는 입사광의 파장에 대한 투과율을 나타내는 투과 스펙트럼이다. 여기에서 흑색 레지스트층은 유리 웨이퍼 상에 평균 막두께 3㎛가 되도록 스프레이 도포함으로써 형성되어 있다. 도 11a에 나타낸 바와 같이, 흑색 레지스트는 파장 400?700nm의 가시광에 대해서 투과율 0.4% 이하로 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
도 11b는 입사광의 파장에 대한 반사율을 나타내는 그래프이다. 여기에서, 크롬을 증착한 막과, 스프레이 도포한 막 각각을 준비하고, 반사광을 유리 웨이퍼면에 대해서 수직방향으로부터 5°경사시킨 방향으로부터 측정한 것이다. 도 11b에 있어서, 증착한 막의 그래프를 파선으로 나타내고, 스프레이 도포한 막의 그래프를 파선으로 나타낸다. 도 11b에 나타낸 바와 같이, 흑색 레지스트는 파장 400?700nm의 가시광에 대해서 스프레이 도포한 막은 증착한 막보다 반사율을 낮게 할 수 있고, 그 반사율을 1% 이하로 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 흑색 레지스트층은 특히 스프레이 도포에 의해 형성하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
이어서, 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 설명한다.
도 12는 웨이퍼 레벨 렌즈의 다른 구성예를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 12는 도 1에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈의 A-A선 단면에 대응하는 단면이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 기판(1)의 한쪽 면에 오목형상의 복수의 렌즈(10)가 설치되고, 다른쪽 면에 렌즈면(20a)이 볼록형상으로 돌출한 복수의 렌즈(20)가 설치되어 있다. 렌즈(10)는 오목형상의 렌즈면(10a)과, 상기 렌즈면(10a)의 주위에 렌즈 가장자리부(10b)를 갖는다. 여기에서, 렌즈면(10a)은 렌즈(10)에 입사한 광을 소망의 방향으로 집광 또는 발산시키는 광학적 특성을 갖고, 이 광학적 특성을 고려해서 곡률이나 표면형상이 설계되어 있는 부위의 면을 말하는 것으로 한다. 이 예에서는 렌즈 가장자리부(10b)의 기판(1)에 대한 높이가 렌즈면(10a)의 중앙보다 높아지도록 구성되어 있다.
렌즈 모듈은 기판(1)의 한쪽 면에 각 렌즈(10)의 광축이 다른쪽 면의 렌즈(20)의 광축과 일치하도록 성형된다.
또한, 렌즈(10,20)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 렌즈면(10a)이 볼록형상으로 돌출한, 소위, 볼록형상 렌즈로 해도 좋고, 또는 비구면의 렌즈로 해도 좋다.
이 렌즈 모듈에 있어서, 렌즈(10)의 렌즈 가장자리부(10b)의 표면과, 렌즈(10)끼리의 사이의 기판(1)의 표면을 덮도록 차광층(24)이 형성되어 있다. 차광층(24)은 렌즈 모듈의 표면에 있어서 렌즈(10)의 렌즈면(10a)을 제외한 영역에 패터닝된 것이다. 웨이퍼 레벨 렌즈가 렌즈 모듈을 2개 이상 포갠 구성의 경우, 광입사측의 최외곽에 위치하는 렌즈 모듈의 표면에 차광층(24)이 구비된다. 차광층(24)은 렌즈(10)의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 차광층(24)은 그 일부가 렌즈면(10a)의 주변부에 덮여져 있어도 좋다.
차광층(24)은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 4% 이하이며, 투과율이 0.1% 이하이다.
또한, 차광층(24)은 금속재료를 포함하고, 후술하는 저반사 차광층보다 가시광에 대한 투과율이 낮고 또한 반사율이 높은 것이다. 차광층(24)은 기판(1)의 렌즈(10)의 렌즈면(10a) 이외의 영역에 형성되어 있으므로 렌즈면(10a) 이외에 조사되는 광을 반사시키는 기능을 갖는다. 이렇게 함으로써, 차광층(24)에 의해 입사광 중 렌즈(10)의 렌즈면(10a) 이외의 영역에서는 광이 차단된다. 차광층(24)에 포함되는 금속재료에 대해서는 후술한다.
렌즈 모듈의 차광층(24)이 형성된 표면과는 반대측의 표면에 렌즈(20)의 렌즈면(20a)을 제외한 영역에 저반사 차광층(14)이 형성되어 있다. 또한, 저반사 차광층(14)은 그 일부가 렌즈면(20a)의 주변부에 덮여져 있어도 좋다.
저반사 차광층(14)은 상술한 흑색 레지스트층으로 구성되고 있고, 광반사율이 금속층 등에 비해서 낮기 때문에 광반사에 따른 고스트나 플레어 등의 문제를 저감시킬 수 있다.
도 13은 도 12에 나타내는 웨이퍼 레벨 렌즈의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 13은 렌즈 모듈의 기판(1)에 스페이서를 접합한 후, 다이싱에 의해 기판(1)에 렌즈(10) 및 렌즈(20)가 1개씩 구비된 구성이 되도록 분리한 상태를 나타낸 것이다. 렌즈(10)와 렌즈(20)의 광축은 일치한다. 스페이서(12)는 기판(1)의 일부로서 상기 기판(1)에 일체로 성형된 것으로 해도 좋다. 이 렌즈 모듈은 다른 렌즈 모듈에 스페이서(12)를 끼워 접합시킬 수 있다. 또는 이 렌즈 모듈은 센서 기판에 스페이서(12)를 끼워 접합시킬 수 있다.
도 13에 나타내는 구성에서는 렌즈 모듈의 광입사측의 표면에 있어서의 렌즈(10)의 렌즈면(10a)을 제외한 영역에 차광층(24)이 형성되어 있다. 기판(1)의 렌즈(20)가 설치된 표면에는 렌즈(20)의 렌즈면(20a)이 개구되는 패턴으로 형성된 저반사 차광층(14)이 형성되어 있다.
도 14는 도 12의 렌즈 모듈을 구비하는 촬상 유닛을 나타내는 단면도이다.
렌즈 모듈(LM1)은 기판(1A)의 상측의 면에 볼록형상의 렌즈(10A)가 성형되고, 하측의 면에 오목형상의 렌즈면을 갖는 렌즈(20A)가 성형되어 있다. 기판(1A)의 상측의 면에는 렌즈(10A)의 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 차광층(24)이 형성되어 있다. 렌즈(20A)에는 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 저반사 차광층(14)이 형성되어 있다. 여기에서는 렌즈 모듈(LM1)의 상측의 면이 광입사측 최외곽의 표면이다. 이 표면의 적어도 일부에 차광층(24)이 형성된다. 저반사 차광층(14) 및 차광층(24)의 패턴의 형상은 한정되지 않고, 저반사 차광층(14) 및 차광층(24)은 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있으면 좋고, 렌즈 모듈(LM2,3)에 있어서의 저반사 차광층(14)에 대해서도 마찬가지이다.
렌즈 모듈(LM2)은 기판(1B)의 상측의 면에 오목형상의 렌즈(10B)가 성형되고, 하측의 면에 볼록형상의 렌즈면을 갖는 렌즈(20B)가 성형되어 있다. 이 렌즈 모듈(LM2)은 도 3에 나타내는 구성과 기본적으로 같다. 렌즈 모듈(LM2,3)의 표면에 있어서의 렌즈(10B)의 렌즈면을 제외한 영역, 즉 렌즈 가장자리부 및 기판(1B)표면의 렌즈(10B)가 설치되어 있지 않은 영역에 패터닝된 저반사 차광층(14)이 형성되어 있다. 이 예에서는 기판(1B)의 하측의 면에 저반사 차광층(14)을 형성하고 있지 않지만, 렌즈(20B)의 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 저반사 차광층(14)을 형성해도 좋다.
렌즈 모듈(LM3)은 기판(1C)의 상측의 면에 비구면형상의 렌즈(10C)가 성형되고, 하측의 면에 비구면형상의 렌즈면을 갖는 렌즈(20C)가 성형되어 있다. 렌즈 모듈(LM3)의 양쪽의 면에 있어서 렌즈(10C) 및 렌즈(20C)의 렌즈면을 제외한 영역에 패터닝된 저반사 차광층(14)이 형성되어 있다. 저반사 차광층(14)은 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)의 기판(1A,1B,1C) 표면에 각각 형성되어 있어도 좋고, 기판(1A,1B,1C)의 표면 중 어느 하나에 형성해도 좋다. 저반사 차광층(14)은 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)의 표면 또는 기판(1A,1B,1C)의 표면에 있어서 렌즈(10A,10B,10C)의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있으면 좋다.
또, 이 촬상 유닛에 있어서 다른 부재나 구성은 도 4에 나타낸 것과 같다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 렌즈 모듈(LM1,LM2,LM3)을 복수 포갠 구성으로 하는 경우에는 광입사측에 가장 가까운 최상부의 렌즈 모듈(LM1)에 있어서의 표면 또는 기판(1A)에 있어서의 표면에는 차광층(24)을 형성하고 있다. 차광층(24)은 저반사 차광층(14)보다 투과율이 낮고 또한 광반사율이 높고, 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 4% 이하이며, 투과율이 0.1% 이하이다.
차광층(24)은 광입사측 최외곽의 렌즈 모듈(LM1)의 표면의 적어도 일부의 영역에 형성된다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 차광층(24)은 광입사측 최외곽의 렌즈 모듈(LM1)의 기판의 표면에 있어서, 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되고, 그 개구가 렌즈(10A)의 유효지름인 광학 조리개로서 기능하는 구성이어도 좋다.
이 웨이퍼 레벨 렌즈는 차광층(24)과, 저반사 차광층(14)을 구비하고 있다. 차광층(24)은 웨이퍼 레벨 렌즈의 외부로부터 조사하는 광을 반사시킴으로써 기판 내를 광이 투과하는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 특히, 기판을 복수 갖는 경우에는 최상부의 기판 표면으로부터 조사된 광이 렌즈 이외의 영역에서는 차광층(24)에 의해 반사되어 렌즈 이외를 투과한 광이 기판끼리의 사이나 센서 기판측에 투과하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 저반사 차광층(14)을 형성함으로써 렌즈의 렌즈면 이외의 영역에서 광의 투과를 방지할 수 있다.
차광층(24)과 저반사 차광층(14) 둘다를 구비함으로써 차광층(24)에서 렌즈 이외를 투과하는 광을 반사시키고, 또한, 광이 차광층(24)에 의해 반사되지 않고 기판 내를 투과해도 저반사 차광층(14)에 의해 차광된다. 이 때문에, 렌즈의 렌즈면 이외의 영역에서 광의 투과나 반사가 생기는 것을 방지하고, 촬상시에 고스트나 플레어라는 광학성능의 문제가 억제된다.
또한, 차광층(24)이나 저반사 차광층(14)은 기판의 표면에 형성된 것이기 때문에 웨이퍼 레벨 렌즈에 다른 차광부재 등을 부착할 필요가 없어 제조 비용의 증가를 억제할 수 있다.
저반사 차광층(14)은 상술한 흑색 레지스트층과 동일한 순서에 의해 형성할 수 있다. 즉, 저반사 차광층은 기판에 렌즈를 형성하기 전에 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고, 도포된 흑색 레지스트층을 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하고, 그 후, 기판에 렌즈를 일체로 성형함으로써 형성할 수 있다.
또는 저반사 차광층은 기판에 상기 렌즈를 성형하고, 렌즈의 렌즈면 및 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고, 흑색 레지스트층을 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성해도 좋다. 또한, 차광층도 저반사 차광층과 동일하게 형성할 수 있다.
저반사 차광층은 도 11에 나타낸 바와 같이, 특히 스프레이 도포에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
본 명세서는 이하의 내용을 개시한다.
(1)기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 렌즈 모듈의 표면, 또는 상기 기판의 표면에 형성된 흑색 레지스트층을 구비하고, 상기 흑색 레지스트층은 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있는 웨이퍼 레벨 렌즈.
(2)기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 렌즈 모듈 중 광입사측 최외곽의 표면의 적어도 일부의 영역에 형성된 차광층과,
상기 광입사측 최외곽의 표면 이외의 상기 렌즈 모듈의 표면, 또는 상기 기판의 표면에 있어서 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성된 저반사 차광층을 구비하고, 상기 차광층이 상기 저반사 차광층보다 가시광에 대한 광투과율이 낮고 또한 반사율이 높은 웨이퍼 레벨 렌즈.
(3)(2)에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 저반사 차광층이 흑색 레지스트층인 웨이퍼 레벨 렌즈.
(4)(1) 또는 (3)에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 흑색 레지스트층이 흑색 레지스트 조성물을 사용해서 형성되는 웨이퍼 레벨 렌즈.
(5)(1), (3), (4) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 흑색 레지스트층이 카본블랙, 은주석, 티타늄블랙 중 어느 하나를 포함하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
(6)(1), (3)?(5) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 흑색 레지스트층은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 2% 이하이며, 투과율이 1% 이하인 웨이퍼 레벨 렌즈.
(7)(2)에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 차광층이 금속재료를 포함하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
(8)(2) 또는 (7)에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 차광층이 크롬을 포함하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
(9)(2), (7), (8) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
상기 차광층은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 4% 이하이며, 투과율이 0.1% 이하인 웨이퍼 레벨 렌즈.
(10)(1)?(9) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈로서,
복수의 상기 렌즈 모듈이 상기 기판에 형성된 스페이서를 통해 겹쳐지는 웨이퍼 레벨 렌즈.
(11)(1)?(10) 중 어느 하나에 기재된 상기 렌즈 모듈의 상기 기판을 상기 렌즈마다 분리시켜서 이루어지는 상기 렌즈 모듈과, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자가 설치된 센서 기판을 구비하는 촬상 유닛.
(12)기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 기판에 상기 렌즈를 형성하기 전에 상기 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고, 도포된 상기 흑색 레지스트층을 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하고, 그 후, 상기 기판에 상기 렌즈를 일체로 성형하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(13)기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서, 상기 기판에 상기 렌즈를 성형하고, 상기 렌즈의 렌즈면 및 상기 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고, 상기 흑색 레지스트층을 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(14)(13)에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 흑색 레지스트층을 스프레이 도포법으로 도포하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(15)(12)?(14) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 흑색 레지스트층이 포토리소그래피에 의해 패터닝되는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(16)(12)?(15) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 렌즈는 금형에 의해 상기 기판에 성형되는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(17)(12)?(16) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 흑색 레지스트층이 흑색 레지스트 조성물을 사용해서 형성되는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(18)(12)?(17) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 흑색 레지스트층이 카본블랙, 은주석, 티타늄블랙 중 어느 하나를 포함하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(19)(12)?(18) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
상기 흑색 레지스트층은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 2% 이하이며, 투과율이 1% 이하인 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(20)(12)?(19) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서,
복수의 상기 렌즈 모듈이 상기 기판에 형성된 스페이서를 통해 겹쳐지는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
(산업상의 이용 가능성)
상기 웨이퍼 레벨 렌즈 및 촬상 유닛은 디지털 카메라, 내시경 장치, 휴대형 전자기기 등의 촬상부에 설치되는 촬상 렌즈를 제조할 때에 적용할 수 있다.
본 발명을 상세하게 또는 특정 실시형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러가지 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명확하다.
본 출원은 2009년 8월 13일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2009-187858), 2009년 9월 9일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2009-208365), 2009년 9월 9일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2009-208366), 2009년 9월 9일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2009-208367), 2010년 8월 11일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2010-180625), 2010년 8월 11일 출원된 일본 특허출원(일본 특허 출원 2010-180626), 2010년 8월 11일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2010-180627), 2010년 8월 11일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2010-180628)에 의거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
1: 기판 10: 렌즈
14: 흑색 레지스트층(저반사 차광층) 24: 차광층

Claims (20)

  1. 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈로서:
    상기 렌즈 모듈의 표면 또는 상기 기판의 표면에 형성된 흑색 레지스트층을 구비하고;
    상기 흑색 레지스트층은 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  2. 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈로서:
    상기 렌즈 모듈 중 광입사측 최외곽의 표면의 적어도 일부의 영역에 형성된 차광층과,
    상기 광입사측 최외곽의 표면 이외의 상기 렌즈 모듈의 표면 또는 상기 기판의 표면에 있어서 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성된 저반사 차광층을 구비하고;
    상기 차광층은 상기 저반사 차광층보다 가시광에 대한 광투과율이 낮고 또한 반사율이 높은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저반사 차광층은 흑색 레지스트층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 흑색 레지스트 조성물을 사용해서 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  5. 제 1 항, 제 3 항, 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 카본블랙, 은주석, 티타늄블랙 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 2% 이하이며, 투과율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 차광층은 금속재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  8. 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 차광층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  9. 제 2 항, 제 7 항, 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광층은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 4% 이하이며, 투과율이 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 렌즈 모듈은 상기 기판에 형성된 스페이서를 통해 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 렌즈 모듈의 상기 기판을 상기 렌즈마다 분리시켜서 이루어지는 상기 렌즈 모듈과,
    촬상 소자와,
    상기 촬상 소자가 설치된 센서 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 유닛.
  12. 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서:
    상기 기판에 상기 렌즈를 형성하기 전에 상기 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고,
    도포된 상기 흑색 레지스트층을 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하고, 그 후,
    상기 기판에 상기 렌즈를 일체로 성형하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  13. 기판과, 상기 기판에 형성된 복수의 렌즈를 갖는 렌즈 모듈을 적어도 1개 갖는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법으로서:
    상기 기판에 상기 렌즈를 성형하고,
    상기 렌즈의 렌즈면 및 상기 기판의 표면에 흑색 레지스트층을 도포하고,
    상기 흑색 레지스트층을 상기 렌즈의 광축과 교차하는 부분이 개구되는 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층을 스프레이 도포법으로 도포하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 포토리소그래피에 의해 패터닝되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는 금형에 의해 상기 기판에 성형되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 흑색 레지스트 조성물을 사용해서 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 카본블랙, 은주석, 티타늄블랙 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑색 레지스트층은 파장 400?700nm의 가시광에 대한 반사율이 2% 이하이며, 투과율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 렌즈 모듈은 상기 기판에 형성된 스페이서를 통해 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 렌즈의 제조 방법.
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