WO2021005870A1 - 撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof

Definitions

  • This technology relates to an imaging device. More specifically, the present invention relates to an image pickup apparatus having a metal lens in the image pickup lens optical system and a method for manufacturing the same.
  • an imaging optical system used not only in the visible light region but also in frequency bands such as infrared rays and terahertz has been developed.
  • an infrared imaging optical system is used for photographing in a dark place or observing a temperature distribution by utilizing heat emitted from an object such as a human or an animal, that is, far infrared rays (wavelength 8 to 12 ⁇ m).
  • the imaging optical system for terahertz waves (wavelength 30 ⁇ m to 3 mm, frequency 100 GHz to 10 THz) is used for so-called non-destructive inspection such as baggage inspection in airport facilities, for example.
  • the imaging optical system used in these frequency bands is also desired to have high resolution so that a clear captured image can be obtained. Therefore, an imaging device provided with a metamaterial lens for aberration correction has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • This technology was created in view of such a situation, and aims to facilitate the manufacture of an imaging device having a function of correcting aberrations.
  • the image pickup element is an image pickup device formed by a semiconductor process. This has the effect of forming an imaging device including a metal lens that corrects aberrations by a semiconductor process.
  • the metal lens may remove chromatic aberration by the aberration correction.
  • the metal lens may be formed inside the image pickup device or on the surface of the image pickup device.
  • the metal lens and the image sensor are wafer level chip size packages including glass attached to the incident surface of the image sensor and a wafer level lens formed on the incident surface of the glass. May be formed as.
  • the metal lens may be formed between the image sensor and the glass, may be formed on the incident surface of the glass, or may be formed on the incident surface of the wafer level lens. ..
  • the above-mentioned metal lens may have a target wavelength from terahertz to ultraviolet rays.
  • the metal lens may have a pillar structure or a hole structure.
  • the metal lens may be provided with a dielectric material.
  • the metal lens may include at least one material of TiO2, SiO2, ⁇ -Si, SiN, TiN, SiON, and TiON.
  • the metal lens may be provided with a light-shielding film outside the effective optical range. This has the effect of preventing the reflection of light.
  • the second aspect of the present technology is to form a procedure for forming an image pickup element that captures incident light via an image pickup lens optical system by a semiconductor process and a metalens that corrects aberrations in the image pickup lens optical system by a semiconductor process. It is a method of manufacturing an image pickup apparatus including a procedure. This has the effect of forming an imaging device including a metal lens that corrects aberrations by a semiconductor process.
  • the metal lens may be embedded when the glass of the wafer level chip size package is attached to the wafer.
  • the metal lens may be diced and cut together at the time of dicing the wafer level chip size package.
  • the metal lens may be formed by imprinting on the surface of the wafer level lens when the wafer level lens is formed directly above the wafer level chip size package.
  • the metal lens may be formed in the upper surface of the glass of the wafer level chip size package and then embedded in the wafer level lens at the time of forming the wafer level lens.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present technology.
  • the image pickup apparatus includes an image pickup lens 100, an infrared cut filter (IRCF: Infra-Red Cut Filter) 200, and an image pickup element 600.
  • the image pickup lens 100 is an image pickup lens optical system for supplying incident light to the image pickup element 600.
  • the image pickup lens 100 is usually used by combining a plurality of lenses according to the required performance. Further, a lens group may be configured for each function to provide a zoom function and a focus function.
  • the infrared cut filter 200 is a filter that removes light rays in a region having a longer wavelength (that is, a lower frequency) than red in the incident light from the image pickup lens 100.
  • the infrared cut filter 200 may be omitted depending on the application of the image pickup apparatus.
  • the image sensor 600 is a sensor that captures the incident light from the image sensor 100, and is realized by, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor (CIS).
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • CIS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the image pickup apparatus may further include a cover (not shown) for protection.
  • FIG. 2 is a diagram showing an arrangement example of the metal lens 610 according to the first embodiment of the present technology.
  • the metal lens 610 is formed by a semiconductor process as a part of the image pickup element 600. That is, in the process of finely processing the silicon wafer, the metal lens 610 is formed as a part of the image sensor 600.
  • the metal lens 610 may be provided inside the upper side of the image sensor 600. Further, as shown in b in the figure, the metal lens 610 may be provided inside the lower side of the image sensor 600. Further, as shown in c in the figure, the metal lens 610 may be provided on the surface such as the upper surface of the image sensor 600.
  • the meta lens 610 By forming the meta lens 610 as a part of the image sensor 600 in this way, it is possible to correct the aberration in the optical system of the image sensor 100.
  • this aberration for example, chromatic aberration such as axial chromatic aberration or lateral chromatic aberration, or monochromatic aberration such as spherical aberration, non-point aberration, coma aberration, image plane curvature aberration or distortion aberration is assumed.
  • the metal lens 610 targets, for example, terahertz waves (wavelength 30 ⁇ m to 3 mm, frequency 100 GHz to 10 THz) to ultraviolet rays (light rays having a wavelength shorter than purple (wavelength 380 nm)).
  • the material of the metal lens 610 is preferably a dielectric. Specifically, at least one material such as TiO2, SiO2, ⁇ -Si, SiN, TiN, SiON, and TiON is assumed.
  • the metal lens 610 may be black-treated outside its effective optical range. That is, in order to prevent the reflection of light, a light-shielding film that functions as a fixed diaphragm may be provided.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first structural example of the metal lens 610 according to the first embodiment of the present technology.
  • the structure of the metal lens alone has a pillar structure 611. That is, the metal lens 610 forms a dielectric having an arbitrary dielectric constant by arranging a plurality of fine pillar structures 611 having nano-order heights and widths on a plane.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second structural example of the metal lens 610 according to the first embodiment of the present technology.
  • the structure of the metal lens alone has a hole structure 612. That is, the metal lens 610 forms a dielectric having an arbitrary dielectric constant by arranging a plurality of fine hole structures 612 having nano-order depths and widths on a plane.
  • the manufacturing of the image pickup device can be facilitated by forming the metal lens 610 for correcting the aberration as a part of the image pickup device 600 by the semiconductor process. .. If a lens for aberration correction is added separately in the image pickup lens optical system, the total optical length becomes long, but the metal lens 610 is formed as a part of the image pickup element 600 as in the first embodiment. Therefore, the total optical length can be shortened and the image sensor can be miniaturized.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present technology.
  • the image pickup device in the second embodiment is formed as a wafer level chip size package (CSP: Chip Size Package). That is, the glass 400 is loaded on the image sensor 600 via the glue 500 which is an adhesive, and the wafer level lens 300 is formed on the glass 400. These are formed as a package in a wafer state by a semiconductor process.
  • CSP Chip Size Package
  • the wafer level lens 300 is a lens formed at the wafer level by a semiconductor process as a part of a wafer level chip size package. Since the wafer level lens 300 is formed by, for example, irradiating with ultraviolet rays (UV) as described later, a UV curable resin is used as the material in that case.
  • UV ultraviolet rays
  • the image pickup lens 100, the infrared cut filter 200, and the image pickup element 600 are the same as those in the first embodiment described above.
  • FIG. 6 is a diagram showing a first arrangement example of the metal lens 610 in the second embodiment of the present technology.
  • the metal lens 610 is formed by a semiconductor process as part of a wafer level chip size package. That is, in the process of microfabrication of the silicon wafer, the metal lens 610 is formed as a part of the wafer level chip size package.
  • the metal lens 610 may be provided inside the image sensor 600. Further, as shown in b in the figure, the metal lens 610 may be provided on the upper surface of the image pickup device 600 and formed so as to be embedded in the glue 500 when the glass 400 is attached to the wafer. Further, as shown in c in the figure, the metal lens 610 may be provided on the lower surface of the glass 400 so as to be embedded in the glue 500 when the glass 400 is attached to the wafer. That is, in the example of b or c in the figure, the metal lens 610 is formed between the image sensor 600 and the glass 400.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second arrangement example of the metal lens 610 in the second embodiment of the present technology.
  • the metal lens 610 may be provided on the incident surface of the glass 400, and the wafer level lens 300 may be formed on the metal lens 610.
  • the metal lens 610 is formed on the upper surface of the glass 400 and then embedded in the wafer level lens 300 when the wafer level lens 300 is formed.
  • the metal lens 610 may be formed on the incident surface of the wafer level lens 300.
  • c is an example in which the wafer level lens 300 is formed after dicing the wafer level chip size package
  • d in the figure is an example in which the wafer level lens 300 is formed before dicing the wafer level chip size package.
  • the metal lens 610 is imprinted on the surface of the wafer level lens 300 when the wafer level lens 300 is formed directly above the wafer level chip size package.
  • the metal lens 610 is diced and cut together at the time of dicing the wafer level chip size package.
  • a pillar structure 611 and a hole structure 612 are assumed as in the first embodiment described above. Further, the material thereof is the same as that of the first embodiment described above.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a procedure for forming a replica in the manufacturing process of the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present technology.
  • the replica material 820 is discharged (dispensed) to the mold 810 by the dispenser.
  • the mold 810 a concave or convex mold is used depending on the shape of the structure of the metal lens 610 to be formed.
  • the replica material 820 for example, a UV curable resin is used.
  • the replica substrate 830 is placed on the upper surface of the mold 810 on which the replica material 820 is discharged, and ultraviolet rays are irradiated from above the replica substrate 830.
  • the replica material 820 having a shape corresponding to the mold 810 is imprinted on the replica substrate 830.
  • the material of the replica substrate 830 for example, quartz is used.
  • the replica 821 is formed. Then, as shown in c in the figure, when the mold 810 is removed from the replica material 820 for which imprinting has been completed, the replica 821 is formed. Then, the replica material 820 is dispensed for the next replica formation, and imprinting is repeated as shown in d in the figure. In this way, the replica 821 is sequentially formed on the replica substrate 830.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a lens forming procedure in the manufacturing process of the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present technology.
  • the lens material 840 is discharged to the upper surface of the image sensor or the wafer level chip size package 850.
  • the lens material 840 for example, a UV curable resin is used.
  • the arrangement of the image sensor or wafer level chip size package 850 and the replica substrate 830 may be upside down. That is, the replica substrate 830 may be on the bottom and the image sensor or wafer level chip size package 850 may be on the top.
  • the replica substrate 830 is overlapped so as to align the lens material 840 and the replica 821, and ultraviolet rays are irradiated from above the replica substrate 830.
  • This lens 841 is the above-mentioned wafer level lens 300, and the metal lens 610 is formed on the upper surface of the wafer level lens 300.
  • FIG. 10 is a diagram showing a procedure example focusing on the wafer state in the manufacturing process of the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present technology.
  • a replica substrate 830 on which the replica 821 is formed and an image sensor or wafer level chip size package 850 on which the lens material 840 is discharged are prepared.
  • the replica substrate 830 is overlapped so as to align the lens material 840 and the replica 821, and ultraviolet rays are irradiated from above the replica substrate 830.
  • the lens 841 is formed as shown in c in the figure.
  • the image sensor or wafer level chip size package 850 on which the lens 841 is formed is diced as shown in d in the figure. As a result, a single imaging device as shown in e in the figure is formed.
  • the metal lens 610 for performing aberration correction is formed as a part of the wafer level chip size package by the semiconductor process, thereby facilitating the manufacture of the image pickup apparatus. Can be done.
  • the processing procedure described in the above-described embodiment may be regarded as a method having these series of procedures, and as a program for causing a computer to execute these series of procedures or as a recording medium for storing the program. You may catch it.
  • a recording medium for example, a CD (Compact Disc), MD (MiniDisc), DVD (Digital Versatile Disc), memory card, Blu-ray disc (Blu-ray (registered trademark) Disc) or the like can be used.
  • the present technology can have the following configurations.
  • the metal lens and the image pickup device are formed as a wafer level chip size package including glass attached to the entrance surface of the image pickup element and a wafer level lens formed on the entrance surface of the glass.
  • the image pickup device 1 or (2).
  • the image pickup apparatus according to (5), wherein the metal lens is formed between the image pickup element and the glass.
  • the imaging device according to (5), wherein the metal lens is formed on an incident surface of the glass.
  • the image pickup apparatus according to (5), wherein the metal lens is formed on an incident surface of the wafer level lens.
  • the imaging device according to any one of (1) to (8) above, wherein the metal lens has a target wavelength from terahertz to ultraviolet rays.
  • the imaging device according to any one of (1) to (9) above, wherein the metal lens has a pillar structure or a hole structure.
  • the metal lens includes a dielectric material.
  • the imaging device according to any one of (1) to (11) above, wherein the metal lens includes at least one material of TiO2, SiO2, ⁇ -Si, SiN, TiN, SiON, and TiON.
  • the metal lens is provided with a light-shielding film outside the effective optical range.
  • An image pickup apparatus comprising a procedure of forming an image pickup element for capturing incident light through an image pickup lens optical system by a semiconductor process and a procedure of forming a metalens for correcting aberrations in the image pickup lens optical system by a semiconductor process. Production method.

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Abstract

撮像レンズ光学系に収差を補正する機能を有する撮像装置に関して、その製造を容易にする。　撮像装置を構成するメタレンズおよび撮像素子は、半導体プロセスにより形成される。メタレンズは、撮像レンズ光学系における収差補正を行う。撮像素子は、撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する。メタレンズは、撮像素子の内部またはその表面に形成されてもよく、また、ウエハレベルチップサイズパッケージの一部として形成されてもよい。

Description

撮像装置およびその製造方法
　本技術は、撮像装置に関する。詳しくは、撮像レンズ光学系にメタレンズを備える撮像装置およびその製造方法に関する。
　画像検出のための撮像光学系として、可視光領域だけでなく、赤外線やテラヘルツといった周波数帯域において用いられる撮像光学系が開発されている。例えば、赤外線撮像光学系は、人間や動物などの対象物から発せられる熱、すなわち遠赤外線（波長８乃至１２μｍ）を利用して、暗所での撮影や温度分布の観測等に用いられる。また、テラヘルツ波（波長３０μｍ乃至３ｍｍ、周波数１００ＧＨｚ乃至１０ＴＨｚ）についての撮像光学系は、例えば、空港施設における手荷物検査などのいわゆる非破壊検査に用いられている。これら周波数帯域に用いられる撮像光学系としても、鮮明な撮像画像が得られるようにすべく、高分解能であることが望まれる。そのため、収差補正のためのメタマテリアルレンズを設けた撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許６１６４２１２号公報
　上述の従来技術では、収差補正のためのメタマテリアルレンズを設けることにより、コスト削減を図っている。しかしながら、この従来技術では、撮像素子を形成する半導体プロセスとは別に、収差補正のためのレンズを形成しているため、製造工程が煩雑になるおそれがある。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、収差を補正する機能を有する撮像装置の製造を容易にすることを目的とする。
　本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、撮像レンズ光学系における収差補正を行うメタレンズと、上記撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する撮像素子とが半導体プロセスにより形成された撮像装置である。これにより、収差補正を行うメタレンズを含む撮像装置を半導体プロセスにより形成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズは、上記収差補正により色収差を取り除くものであってもよい。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズは、上記撮像素子の内部に形成されてもよく、また、上記撮像素子の表面に形成されてもよい。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズおよび上記撮像素子は、上記撮像素子の入射面に張り付けられたガラスと、上記ガラスの入射面に形成されたウエハレベルレンズとを備えるウエハレベルチップサイズパッケージとして形成されてもよい。この場合において、上記メタレンズは、上記撮像素子と上記ガラスの間に形成されてもよく、上記ガラスの入射面に形成されてもよく、また、上記ウエハレベルレンズの入射面に形成されてもよい。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズは、テラヘルツから紫外線までを対象波長としてもよい。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズは、ピラー構造または穴構造を備えてもよい。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズは、誘電体を材質として備えてもよい。例えば、上記メタレンズは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、α－Ｓｉ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＯＮの少なくとも１つの材料を備えてもよい。
　また、この第１の側面において、上記メタレンズは、有効光学範囲外に遮光膜を備えてもよい。これにより、光の反射を防止するという作用をもたらす。
　また、本技術の第２の側面は、撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する撮像素子を半導体プロセスにより形成する手順と上記撮像レンズ光学系における収差補正を行うメタレンズを半導体プロセスにより形成する手順とを具備する撮像装置の製造方法である。これにより、収差補正を行うメタレンズを含む撮像装置を半導体プロセスにより形成するという作用をもたらす。
　また、この第２の側面において、上記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのガラスをウエハに貼り合わせる時に埋め込まれてもよい。
　また、この第２の側面において、上記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのダイシング時に一緒にダイシング切断されてもよい。
　また、この第２の側面において、上記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージの直上にウエハレベルレンズを形成する際に上記ウエハレベルレンズの表面にインプリントにより形成されてもよい。
　また、この第２の側面において、上記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのガラス上面に形成された後にウエハレベルレンズ形成時に上記ウエハレベルレンズ内に埋め込まれてもよい。
本技術の第１の実施の形態における撮像装置の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるメタレンズ６１０の配置例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第１の構造例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第２の構造例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像装置の構成例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第１の配置例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第２の配置例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態の撮像装置の製造工程におけるレプリカ形成の手順例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態の撮像装置の製造工程におけるレンズ形成の手順例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態の撮像装置の製造工程におけるウエハ状態に着目した手順例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
　１．第１の実施の形態（撮像素子にメタレンズを形成する例）
　２．第２の実施の形態（チップサイズパッケージにメタレンズを形成する例）
　＜１．第１の実施の形態＞
　［撮像装置］
　図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像装置の構成例を示す図である。
　この第１の実施の形態における撮像装置は、撮像レンズ１００と、赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ：Infra-Red Cut Filter）２００と、撮像素子６００とを備える。
 撮像レンズ１００は、撮像素子６００に入射光を供給するための撮像レンズ光学系である。撮像レンズ１００は、通常の場合、要求される性能に応じて、複数枚のレンズが組み合わされて使用される。また、機能毎にレンズ群が構成され、ズーム機能やフォーカス機能を提供するようにしてもよい。
　赤外線カットフィルタ２００は、撮像レンズ１００からの入射光において、赤色より波長が長い（すなわち周波数が低い）領域の光線を取り除くフィルタである。この赤外線カットフィルタ２００は、撮像装置の用途によっては省いても構わない。
　撮像素子６００は、撮像レンズ１００からの入射光を撮像するセンサであり、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ（ＣＩＳ）などにより実現される。
　なお、撮像装置は、保護のために（図示しない）カバーをさらに備えてもよい。
　［メタレンズの配置］
　図２は、本技術の第１の実施の形態におけるメタレンズ６１０の配置例を示す図である。
　この第１の実施の形態における撮像装置では、メタレンズ６１０は撮像素子６００の一部として半導体プロセスにより形成される。すなわち、シリコンウエハに微細加工を施す過程において、メタレンズ６１０は撮像素子６００の一部として形成される。
　例えば、同図におけるａに示すように、メタレンズ６１０を撮像素子６００の上側の内部に設けてもよい。また、同図におけるｂに示すように、メタレンズ６１０を撮像素子６００の下側の内部に設けてもよい。また、同図におけるｃに示すように、メタレンズ６１０を撮像素子６００の上面などの表面に設けてもよい。
　このように、メタレンズ６１０を撮像素子６００の一部として形成することにより、撮像レンズ１００の光学系における収差を補正することができる。この収差としては、例えば、軸上色収差または倍率色収差などの色収差や、球面収差、非点収差、コマ収差、像面湾曲収差または歪曲収差などの単色収差が想定される。
　メタレンズ６１０は、例えば、テラヘルツ波（波長３０μｍ乃至３ｍｍ、周波数１００ＧＨｚ乃至１０ＴＨｚ）から紫外線（紫色（波長３８０ｎｍ）より波長が短い光線）までを対象波長とすることが想定される。
　メタレンズ６１０の材質は、誘電体が望ましい。具体的には、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、α－Ｓｉ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＯＮなどの少なくとも１つの材料が想定される。
　また、メタレンズ６１０は、その有効光学範囲外はブラック処理されていてもよい。すなわち、光の反射を防ぐために、固定絞りとして機能する遮光膜を備えるようにしてもよい。
　［メタレンズの構造］
　図３は、本技術の第１の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第１の構造例を示す図である。
　メタレンズ６１０の第１の構造例では、メタレンズ単体の構造がピラー構造６１１を有している。すなわち、メタレンズ６１０は、ナノオーダの高さおよび幅からなる微細なピラー構造６１１を平面上に複数配置することにより、任意の誘電率を有する誘電体を形成する。
　図４は、本技術の第１の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第２の構造例を示す図である。
　メタレンズ６１０の第２の構造例では、メタレンズ単体の構造が穴構造６１２を有している。すなわち、メタレンズ６１０は、ナノオーダの深さおよび幅からなる微細な穴構造６１２を平面上に複数配置することにより、任意の誘電率を有する誘電体を形成する。
　このように、本技術の第１の実施の形態によれば、収差補正を行うメタレンズ６１０を半導体プロセスにより撮像素子６００の一部として形成することにより、撮像装置の製造を容易にすることができる。撮像レンズ光学系において収差補正のためのレンズを別途追加した場合には光学全長が長くなってしまうが、この第１の実施の形態のようにメタレンズ６１０を撮像素子６００の一部として形成することにより、光学全長を短くして、撮像装置を小型化することができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　［撮像装置］
　図５は、本技術の第２の実施の形態における撮像装置の構成例を示す図である。
　この第２の実施の形態における撮像装置は、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＣＳＰ：Chip Size Package）として形成される。すなわち、撮像素子６００の上に接着剤であるグルー５００を介してガラス４００が積載され、そのガラス４００の上にウエハレベルレンズ３００が形成される。これらは半導体プロセスにより、ウエハ状態のままでパッケージとして形成される。
　ウエハレベルレンズ３００は、ウエハレベルチップサイズパッケージの一部として半導体プロセスによりウエハレベルで形成されたレンズである。このウエハレベルレンズ３００は、後述するように、例えば紫外線（ＵＶ）照射することにより形成されるため、その場合の材料としてはＵＶ硬化樹脂が用いられる。
　なお、撮像レンズ１００、赤外線カットフィルタ２００、および、撮像素子６００については上述の第１の実施の形態と同様である。
　［メタレンズの配置］
　図６は、本技術の第２の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第１の配置例を示す図である。
　この第２の実施の形態における配置例では、メタレンズ６１０はウエハレベルチップサイズパッケージの一部として半導体プロセスにより形成される。すなわち、シリコンウエハに微細加工を施す過程において、メタレンズ６１０はウエハレベルチップサイズパッケージの一部として形成される。
　例えば、同図におけるａに示すように、メタレンズ６１０を撮像素子６００の内部に設けてもよい。また、同図におけるｂに示すように、メタレンズ６１０を撮像素子６００の上面に設けて、ガラス４００をウエハに貼り合わせる時にグルー５００の中に埋め込むように形成してもよい。また、同図におけるｃに示すように、メタレンズ６１０をガラス４００の下面に設けて、ガラス４００をウエハに貼り合わせる時にグルー５００の中に埋め込むように形成してもよい。すなわち、同図におけるｂまたはｃの例では、メタレンズ６１０は撮像素子６００とガラス４００の間に形成される。
　図７は、本技術の第２の実施の形態におけるメタレンズ６１０の第２の配置例を示す図である。
　例えば、同図におけるａおよびｂに示すように、メタレンズ６１０をガラス４００の入射面に設けて、その上にウエハレベルレンズ３００を形成してもよい。この場合、メタレンズ６１０は、ガラス４００上面に形成された後に、ウエハレベルレンズ３００の形成時にウエハレベルレンズ３００内に埋め込まれる。
　また、例えば、同図におけるｃまたはｄに示すように、ウエハレベルレンズ３００の入射面にメタレンズ６１０を形成してもよい。同図におけるｃはウエハレベルチップサイズパッケージのダイシング後にウエハレベルレンズ３００を形成する場合の例であり、同図におけるｄはウエハレベルチップサイズパッケージのダイシング前にウエハレベルレンズ３００を形成する場合の例である。これらの場合、メタレンズ６１０は、ウエハレベルチップサイズパッケージの直上にウエハレベルレンズ３００を形成する際に、ウエハレベルレンズ３００の表面にインプリントにより形成される。また、同図におけるｄの例の場合、メタレンズ６１０は、ウエハレベルチップサイズパッケージのダイシング時に一緒にダイシング切断される。
　なお、メタレンズ６１０の構造については、上述の第１の実施の形態と同様に、ピラー構造６１１や、穴構造６１２が想定される。また、その材料についても上述の第１の実施の形態と同様である。
　［製造方法］
　図８は、本技術の第２の実施の形態の撮像装置の製造工程におけるレプリカ形成の手順例を示す図である。
　まず、同図におけるａに示すように、ディスペンサによって金型８１０にレプリカ材８２０が吐出（ディスペンス）される。金型８１０は、形成されるメタレンズ６１０の構造の形状に応じて凹形状または凸形状の金型が用いられる。ここで、レプリカ材８２０としては、例えばＵＶ硬化樹脂が用いられる。
　次に、同図におけるｂに示すように、レプリカ材８２０が吐出された金型８１０の上面にレプリカ基板８３０を重ねて、レプリカ基板８３０の上から紫外線を照射する。これにより、金型８１０に応じた形状を有するレプリカ材８２０がレプリカ基板８３０にインプリントされる。ここで、レプリカ基板８３０の材料としては、例えば、石英が用いられる。
　そして、同図におけるｃに示すように、インプリントが完了したレプリカ材８２０から金型８１０が取り外されると、レプリカ８２１が形成される。そして、次のレプリカ形成のためにレプリカ材８２０がディスペンスされ、同図におけるｄに示すようにインプリントが繰り返される。このようにして、レプリカ基板８３０にレプリカ８２１が順次形成されていく。
　図９は、本技術の第２の実施の形態の撮像装置の製造工程におけるレンズ形成の手順例を示す図である。
　同図におけるａに示すように、撮像素子またはウエハレベルチップサイズパッケージ８５０の上面にレンズ材８４０が吐出される。ここで、レンズ材８４０としては、例えばＵＶ硬化樹脂が用いられる。なお、以下の工程において、撮像素子またはウエハレベルチップサイズパッケージ８５０と、レプリカ基板８３０との配置は、上下が逆であってもよい。すなわち、レプリカ基板８３０が下で、撮像素子またはウエハレベルチップサイズパッケージ８５０が上であっても構わない。
　そして、同図におけるｂに示すように、レンズ材８４０とレプリカ８２１の位置を合わせるようにレプリカ基板８３０を重ねて、レプリカ基板８３０の上から紫外線を照射する。
　そして、同図におけるｃに示すように、レプリカ基板８３０が取り外されると、レンズ８４１が形成される。このレンズ８４１が、上述のウエハレベルレンズ３００であり、そのウエハレベルレンズ３００の上面にメタレンズ６１０が形成されたことになる。
　図１０は、本技術の第２の実施の形態の撮像装置の製造工程におけるウエハ状態に着目した手順例を示す図である。
　同図におけるａに示すように、レプリカ８２１が形成されたレプリカ基板８３０と、レンズ材８４０が吐出された撮像素子またはウエハレベルチップサイズパッケージ８５０とが用意される。
　そして、同図におけるｂに示すように、レンズ材８４０とレプリカ８２１の位置を合わせるようにレプリカ基板８３０を重ねて、レプリカ基板８３０の上から紫外線を照射する。これにより、同図におけるｃに示すように、レンズ８４１が形成される。
　レンズ８４１が形成された撮像素子またはウエハレベルチップサイズパッケージ８５０は、同図におけるｄに示すように、個片化（ダイシング）される。これにより、同図におけるｅに示すような単体の撮像装置が形成される。
　このように、本技術の第２の実施の形態によれば、収差補正を行うメタレンズ６１０を半導体プロセスによりウエハレベルチップサイズパッケージの一部として形成することにより、撮像装置の製造を容易にすることができる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）撮像レンズ光学系における収差補正を行うメタレンズと、
　前記撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する撮像素子と
が半導体プロセスにより形成された撮像装置。
（２）前記メタレンズは、前記収差補正により色収差を取り除く
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）前記メタレンズは、前記撮像素子の内部に形成される
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）前記メタレンズは、前記撮像素子の表面に形成される
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（５）前記メタレンズおよび前記撮像素子は、前記撮像素子の入射面に張り付けられたガラスと、前記ガラスの入射面に形成されたウエハレベルレンズとを備えるウエハレベルチップサイズパッケージとして形成される
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（６）前記メタレンズは、前記撮像素子と前記ガラスの間に形成される
前記（５）に記載の撮像装置。
（７）前記メタレンズは、前記ガラスの入射面に形成される
前記（５）に記載の撮像装置。
（８）前記メタレンズは、前記ウエハレベルレンズの入射面に形成される
前記（５）に記載の撮像装置。
（９）前記メタレンズは、テラヘルツから紫外線までを対象波長とする
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像装置。
（１０）前記メタレンズは、ピラー構造または穴構造を備える
前記（１）から（９）のいずれかに記載の撮像装置。
（１１）前記メタレンズは、誘電体を材質として備える
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の撮像装置。
（１２）前記メタレンズは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、α－Ｓｉ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＯＮの少なくとも１つの材料を備える
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の撮像装置。
（１３）前記メタレンズは、有効光学範囲外に遮光膜を備える
前記（１）から（１２）のいずれかに記載の撮像装置。
（１４）撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する撮像素子を半導体プロセスにより形成する手順と
　前記撮像レンズ光学系における収差補正を行うメタレンズを半導体プロセスにより形成する手順と
を具備する撮像装置の製造方法。
（１５）前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのガラスをウエハに貼り合わせる時に埋め込まれる
前記（１４）に記載の撮像装置の製造方法。
（１６）前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのダイシング時に一緒にダイシング切断される
前記（１４）に記載の撮像装置の製造方法。
（１７）前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージの直上にウエハレベルレンズを形成する際に前記ウエハレベルレンズの表面にインプリントにより形成される
前記（１４）に記載の撮像装置の製造方法。
（１８）前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのガラス上面に形成された後にウエハレベルレンズ形成時に前記ウエハレベルレンズ内に埋め込まれる
前記（１４）に記載の撮像装置の製造方法。
　１００　撮像レンズ
　２００　赤外線カットフィルタ（ＩＲＣＦ：Infra-Red Cut Filter）
　３００　ウエハレベルレンズ
　４００　ガラス
　５００　グルー
　６００　撮像素子
　６１０　メタレンズ
　６１１　ピラー構造
　６１２　穴構造
　８１０　金型
　８２０　レプリカ材
　８２１　レプリカ
　８３０　レプリカ基板
　８４０　レンズ材
　８４１　レンズ
　８５０　撮像素子またはウエハレベルチップサイズパッケージ

Claims (18)

  1. 　撮像レンズ光学系における収差補正を行うメタレンズと、
    　前記撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する撮像素子と
    が半導体プロセスにより形成された撮像装置。
  2. 　前記メタレンズは、前記収差補正により色収差を取り除く
    請求項１記載の撮像装置。
  3. 　前記メタレンズは、前記撮像素子の内部に形成される
    請求項１記載の撮像装置。
  4. 　前記メタレンズは、前記撮像素子の表面に形成される
    請求項１記載の撮像装置。
  5. 　前記メタレンズおよび前記撮像素子は、前記撮像素子の入射面に張り付けられたガラスと、前記ガラスの入射面に形成されたウエハレベルレンズとを備えるウエハレベルチップサイズパッケージとして形成される
    請求項１記載の撮像装置。
  6. 　前記メタレンズは、前記撮像素子と前記ガラスの間に形成される
    請求項５記載の撮像装置。
  7. 　前記メタレンズは、前記ガラスの入射面に形成される
    請求項５記載の撮像装置。
  8. 　前記メタレンズは、前記ウエハレベルレンズの入射面に形成される
    請求項５記載の撮像装置。
  9. 　前記メタレンズは、テラヘルツから紫外線までを対象波長とする
    請求項１記載の撮像装置。
  10. 　前記メタレンズは、ピラー構造または穴構造を備える
    請求項１記載の撮像装置。
  11. 　前記メタレンズは、誘電体を材質として備える
    請求項１記載の撮像装置。
  12. 　前記メタレンズは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、α－Ｓｉ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＯＮの少なくとも１つの材料を備える
    請求項１記載の撮像装置。
  13. 　前記メタレンズは、有効光学範囲外に遮光膜を備える
    請求項１記載の撮像装置。
  14. 　撮像レンズ光学系を介した入射光を撮像する撮像素子を半導体プロセスにより形成する手順と
    　前記撮像レンズ光学系における収差補正を行うメタレンズを半導体プロセスにより形成する手順と
    を具備する撮像装置の製造方法。
  15. 　前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのガラスをウエハに貼り合わせる時に埋め込まれる
    請求項１４記載の撮像装置の製造方法。
  16. 　前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのダイシング時に一緒にダイシング切断される
    請求項１４記載の撮像装置の製造方法。
  17. 　前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージの直上にウエハレベルレンズを形成する際に前記ウエハレベルレンズの表面にインプリントにより形成される
    請求項１４記載の撮像装置の製造方法。
  18. 　前記メタレンズは、ウエハレベルチップサイズパッケージのガラス上面に形成された後にウエハレベルレンズ形成時に前記ウエハレベルレンズ内に埋め込まれる
    請求項１４記載の撮像装置の製造方法。
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