晶圆级透镜阵列及其制造方法、透镜模块及摄像单元的制作方法

专利名称：晶圆级透镜阵列及其制造方法、透镜模块及摄像单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆级透镜阵列的制造方法、晶圆级透镜阵列、透镜模块及摄 像单元。
背景技术：
近几年，在手机或PDA (Personal Digital Assistant)等电子设备的便携终端上搭载 有小型且薄型的摄像单元。这种摄像单元一般具备CCD (Charge Coupled Device)图像传 感器或CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)图像传感器等固体摄像元件和
用于在固体摄像元件上形成被摄体像的透镜。随着便携终端的小型化、薄型化，要求摄像单元的小型化、薄型化。而且，为 了谋求便携终端的成本降低，期望制造工序的效率化。作为制造这种小型且多数透镜的 方法，公知有以下方法制造作为在基板部形成多个透镜部的结构的晶圆级透镜阵列， 并切断该基板部而使多个透镜分别分离来批量生产透镜模块。而且，公知有以下方法一体组合形成多个透镜部的基板部和形成多个固体摄 像元件的半导体晶圆，与基板部一同切断半导体晶圆，以使配套包含透镜部和固体摄像 元件，从而批量生产摄像单元。以往，作为晶圆级透镜的制造方法，例如有通过以下工序制造晶圆级透镜阵列 的例子。作为这种制造方法有下述专利文献1所示的方法。(1)在晶圆上涂布树脂的状态下，将1个转印体(模)的形状转印到树脂。(2)反复进行1500 2400次左右转印模形状的转印工序，形成在1个晶圆上具 有1500 2400个透镜形状的透镜阵列母版。(3)使Ni等金属离子通过电铸堆积在透镜阵列母版的透镜面来制造压模(Ni电铸 型)。(4)将压模作为一对透镜阵列用成型模来使用，向这些一对透镜阵列用成型模中 的下模供给光固化性树脂或热固化性树脂。(5)通过用上模的透镜阵列用成型模铸压所供给的树脂，使树脂仿形上模及下模 的成型面而变形。(6)对树脂照射光或热而使之固化，从而成型透镜阵列。而且，作为具有在平行平板的基板接合透镜部而得到的复合透镜的光学系统， 例如有专利文献2及3所示的光学系统。专利文献2涉及具备在由玻璃材料形成的基板两侧粘接透镜部分的复合透镜的 摄像透镜的结构。在专利文献2示出复合透镜的两侧的透镜部的折射率差为0 0.1，并 且阿贝数差为0 30的结构。专利文献3涉及作为平行平板的透镜基板和将透镜作为透镜组在该透镜基板的 至少一方的面形成的摄像透镜的结构。在专利文献3示出具有正的折射力的透镜与具有 负的折射力的透镜的阿贝数差超过10的结构。
专利文献4涉及在真空状态下向光固化性树脂铸压压模而向该光固化性树脂转 印细微图案的装置。专利文献1 国际公开第08/153102号专利文献2:日本专利第3926380号公报专利文献3:国际公开第08/102648号专利文献4:日本专利特开2003-94445号公报如专利文献1，由相同材料一体成型基板部和透镜部时，担心向模供给成型材料 时空气混入成型材料中。例如以往向模的一部位仅供给预定量的作为成型材料的树脂， 通过旋涂等在模表面摊开成型材料，从而进行向用于转印透镜部等的形状的凹部埋入树 脂的工序。这时，空气容易混入凹部与树脂之间。若混入空气，则由于成型后的透镜部 的形状发生变化而无法避免影响光学功能。另一方面，如专利文献2及3，若用不同材料构成透镜阵列的基板部和透镜部， 则在基板部和透镜部之间的界面产生光的折射而设计变得复杂。并且，作为摄像透镜使 用时，因界面处的光反射引起的闪光等原因无法避免画质劣化。另外如专利文献4，在真空中一体成型基板部和透镜部时无法避免装置的大型 化。并且由于树脂暴露于真空气氛中，所以导致树脂的特性发生变化，由此无法得到所 期望的光学性能的透镜阵列。

发明内容
本发明提供一种在成型基板部和透镜部为一体的晶圆级透镜阵列时，可防止空 气混入成型的基板部或透镜部的晶圆级透镜阵列的制造方法、晶圆级透镜阵列、透镜模 块和摄像单元。本发明作为一种晶圆级透镜阵列的制造方法，通过转印模来一体成型具有基板 部和排列在该基板部的多个透镜部的晶圆级透镜阵列，所述转印模在其表面具有至少对应于所述多个透镜部的多个凹部，向各个所述多个凹部供给多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成 型，从而一体化从所述凹部溢出的所述树脂，来制作所述基板部。该制造方法通过对每个凹部供给树脂，所供给的树脂仿形各个凹部的表面而变 形。这样就与遍及多个凹部统一供给树脂时相比，不会产生空气停留在凹部和树脂之间 的部位，通过树脂很容易向模的外部排出空气。因此，通过防止空气的混入，来抑制成 型后的透镜部的形状的改变，并可防止影响光学功能。根据本发明可以提供一种在成型基板部和透镜部为一体的晶圆级透镜阵列时， 可防止空气混入成型的基板部或透镜部的晶圆级透镜阵列的制造方法、晶圆级透镜阵 列、透镜模块及摄像单元。


图1是表示晶圆级透镜阵列的结构的一例的俯视图。图2是图1所示的晶圆级透镜阵列的结构的A-A线剖视图。图3是表示透镜模块的结构的一例的剖视图。
图4是表示摄像单元的结构的一例的剖视图。图5的5A 5D是表示用于在基板部成型透镜部的模的制造顺序的图。图6是表示向模供给作为成型材料的树脂的状态的图。图7的7A 7C是说明向模供给树脂时的状态的图。图8的8A及8B是说明在基板部一体成型透镜部时的另一顺序的图。图9是表示重叠模的状态的图。图10是表示一对模对位的其他例子的图。图11是表示向模供给树脂的手段的另一例子的图。图12是说明对在基板部两面具有透镜部的晶圆级透镜阵列进行成型的顺序的另一例子的图。图13的13A及13B是说明对在基板部两面具有透镜部的晶圆级透镜阵列进行成 型的顺序的另一例子的图。图14是表示基板部的其他构成例的图。图15的15A及15B是表示晶圆级透镜阵列的制造方法的顺序的变形列的图。图16的16A及16B是说明切割晶圆级透镜阵列的工序的图。图17的17A及17B表示透镜模块的制造方法的顺序的图。图18是表示制造透镜模块的顺序的另一例子的图。图19的19A及19B是表示制造摄像单元的顺序的图。图20的20A及20B是表示制造摄像单元的顺序的另一例子的图。图中1-基板部，10-透镜部，12-垫片(结构部)，102、104-模，102a、 104a-透镜转印部，112a-垫片转印部(凹部)。
具体实施例方式首先，对晶圆级透镜阵列、透镜模块和摄像单元的结构进行说明。图1是表示晶圆级透镜阵列的结构的一例的俯视图。图2是图1所示的晶圆级 透镜阵列的结构的A-A线剖视图。晶圆级透镜阵列具有基板部1和排列在该基板部1的多个透镜部10。多个透镜 部10相对于基板部1排列成一维或二维。如图1所示，在该结构例中，举例说明多个透 镜部10相对于基板部1排列成二维的结构。透镜部10由与基板部1相同的材料构成且 一体成型于该基板部1。透镜部10的形状没有特别限制，可根据用途等适当地变形。在基板部1的一方的面一体成型有用于确保与其他部件重叠时的间隔的垫片 12。垫片12例如为从基板部1的面突出的壁状部件，并被设计成包围透镜部10周围的 局部或全部。图3是表示透镜模块的结构的一例的剖视图。透镜模块是包括基板部1以及一体成型于该基板部1的透镜部10的结构，使用 的是例如切割图1及图2所示的晶圆级透镜阵列的基板部1、并按每个透镜部10分割的 结构。垫片12位于进行切割的边界，通过切割同时被分离而附属于各透镜模块的基板部
Io图4是表示摄像单元的结构的一例的剖视图。
摄像单元具备所述的透镜模块和传感器模块。透镜模块的透镜部10使被摄体像成像在设置于传感器模块侧的固体摄像元件D。透镜模块的基板部1和传感器模块的半 导体基板W成型为俯视大致矩形，以使互相成为大致相同。传感器模块包括半导体基板W和设置于半导体基板W的固体摄像元件D。半 导体基板W是将例如由硅等半导体材料形成的晶圆切出俯视大致矩形而成型的。固体摄 像元件D设置于半导体基板W的大致中央部。固体摄像元件D例如为CCD图像传感器 或CMOS图像传感器。传感器模块可以设为将芯片化的固体摄像元件D结接于形成有配 线等的半导体基板上的结构。或者，也可以对半导体基板W反复进行周知的成膜工序、 光刻工序、蚀刻工序、掺杂工序等，在该半导体基板上形成电极、绝缘膜、配线等而构 成固体摄像元件D。透镜模块的基板部1隔着垫片12重叠于传感器模块的半导体基板W上。例如 利用粘接剂等接合透镜模块的垫片12和传感器模块的半导体基板W。垫片12被设计成 透镜模块的透镜部10使被摄体像成像在传感器模块的固体摄像元件D上，并且以在该透 镜部10与固体摄像元件D之间隔着预定距离的厚度形成，以免透镜部10接触于传感器模 块。垫片12在可以保持将透镜模块的基板部1和传感器模块的半导体基板W隔开预 定距离的位置关系的范围，其形状没有特别限制，可适当地变形。例如，垫片12可以为 分别设置于基板的4角的柱状部件。而且，垫片12可以为围绕传感器模块的固体摄像元 件D的周围的框状部件。若通过由框状的垫片12围绕固体摄像元件D而使固体摄像元 件D与外部隔绝，则可以遮光，以免透射透镜的光以外的光入射到固体摄像元件D。而 且，通过从外部密封固体摄像元件D，可以防止尘埃附着于固体摄像元件D。另外，图3所示的透镜模块为具备一个形成了透镜部10的基板部1的结构，但 也可以设为具备多个形成了透镜部10的基板部1的结构。此时，相互重叠的基板部1彼 此通过垫片12进行安装。而且，也可以通过垫片12在具备多个形成了透镜部10的基板部1的透镜模块的 最下位置的基板部1上接合传感器模块来构成摄像单元。对具备多个形成了透镜部10的 基板部1的透镜模块及具备该透镜模块的摄像单元的制造方法进行后述。如以上构成的摄像单元被回流安装('J y 口一実装)在内置于便携终端等中的 未图示的电路基板上。在电路基板上，在安装摄像单元的位置预先适当地印刷糊状的焊 锡，在此处装载摄像单元，对包括该摄像单元的电路基板实施红外线的照射或热风喷吹 这样的加热处理，从而将摄像单元焊在电路基板上。使用于本发明的晶圆级透镜阵列的能量固化性的树脂组成物可以为由热固化的 树脂组成物或者通过活性能量线的照射(例如，紫外线、电子线照射)而固化的树脂组成 物中的任意一个。从模型形状的转印适应性等成型性的观点考虑，优选在固化之前具有适当的流 动性。具体而言优选为在常温下为液体，粘度为1000 50000mPa · s左右。另一方面，优选固化后具有即使通过回流工序也不会热变形的程度的耐热性。 从该观点考虑，优选固化物的玻璃化转变温度为200°C以上，更优选为250°C以上，特别 优选为300°C以上。为了对树脂组成物付与这种高的耐热性，需要以分子水平来束缚运动性，作为有效的手段可以举出(1)提高每单位体积的交联密度的手段；(2)利用具有刚 直的环结构的树脂的手段(例如具有环己烷、壬烷、四环十二烷等脂环结构；苯、萘等 芳香环结构；9，9’ -二苯基芴等螺旋形结构，螺二氢茚等螺环结构的树脂，具体而言 例如日本专利公开特开平9-137043号公报、特开平10-67970号公报、日本专利公开特开
2003-55316号公报、特开2007-334018号公报、特开2007-238883号公报等中记载的树 月旨)；(3)均勻地分散无机微粒子等高Tg物质的手段(例如日本专利公开特开平5-209027 号公报、特开平10-298265号公报等中记载)等。这些手段可以并用多个，优选在不损 害流动性、收缩率、折射率特性等其他特性的范围下进行调整。从形状转印精度的观点考虑，优选为通过固化反应的体积收缩率小的树脂组成 物。作为用于本发明的树脂组成物的固化收缩率优选为10%以下，更优选为5%以下， 特别优选为3%以下。 作为固化收缩率低的树脂组成物，例如可以举出(1)包含高分子量的固化 剂(预聚物等)在内的树脂组成物(例如日本专利公开特开2001-19740号公报、特开
2004-302293号公报、特开2007-211247号公报等中记载，高分子量固化剂的数均分子量 优选为200 100,000的范围，更优选为500 50,000的范围，特别优选为1,000 20,000 的情况。并且，以该固化剂的数均分子量/固化反应性基的数所计算的值优选在50 10,000的范围，更优选在100 5,000的范围，特别优选在200 3,000的范围)；(2)包 含非反应性物质(有机/无机微粒子、非反应性树脂等)在内的树脂组成物(例如日本专 利公开特开平6-298883号公报、特开平2001-247793号公报、特开平2006-225434号公 报等中记载)；(3)包含低收缩交联反应性基在内的树脂组成物(例如开环聚合性基(例 如环氧基(例如在日本专利公开特开2004-210932号公报等中记载)、环氧丙烷甲醇(例 如在日本专利公开特开平8-134405号公报等中记载)、环硫基(例如在日本专利公开特 开2002-105110号公报等中记载)、环状碳酸酯基(例如在日本专利公开特开平7-62065 号公报等中记载)、巯基/烯基固化基(例如在日本专利公开特开2003-20334号公报等 中记载)、氢化硅烷化固化基(例如在日本专利公开特开2005-15666号公报等中记载)； (4)包含刚直骨骼树脂(芴、金刚烷、异佛尔酮等)在内的树脂组成物(例如日本专利公 开特开平9-137043号公报等中记载)；(5)包含聚合性基不同的2种单体在内且形成互穿 网络结构(所谓IPN结构)的树脂组成物(例如在日本专利公开特开2006-131868号公报 等中记载)；(6)包含膨胀性物质在内的树脂组成物(例如日本专利公开特开2004-2719 号公报、日本专利公开特开2008-238417号公报等中记载)等，在本发明中能够适当地利 用。并且，从物性最优化的观点考虑，优选并用上述多个固化收缩降低手段(例如包含 含有开环聚合性基的预聚物和微粒子的树脂组成物等)。在本发明的晶圆级透镜阵列中要求高一低2种以上的阿贝数不同的树脂组成 物。高阿贝数侧的树脂优选阿贝数(vd)为50以上，更优选为55以上，特别优选为 60以上。优选折射率(nd)为1.52以上，更优选为1.55以上，特别优选为1.57以上。作为这种树脂优选脂肪族的树脂，特别优选是具有脂环结构的树脂(例如具 有环己烷、壬烷、金刚烷、三环癸烷、四环十二烷等环结构的树脂，具体而言例如在 日本专利公开特开平10-152551号公报、日本专利公开特开2002-212500号公报、特开2003-20334号公报、特开2004-210932号公报、特开2006-199790号公报、特开 2007-2144号公报、特开2007-284650号公报、特开2008-105999号公报等中记载的树脂)。低阿贝数侧的树脂优选阿贝数(vd)为30以下，更优选为25以下，特别优先为 20以下。优选折射率(nd)为1.60以上，更优选为1.63以上，特别优选为1.65以上。作为这种树脂优选具有芳香族结构的树脂，例如优选包含9，9’ _ 二芳基 芴、萘、苯并噻唑、苯并三唑等构造在内的树脂(具体而言例如在日本专利公开特开昭 60-38411号公报、日本专利公开特开平10-67977号公报、日本专利公开特开2002-47335 号公报、特开2003-238884号公报、特开2004-83855号公报、特开2005-325331号公 报、特开2007-238883号公报、国际公开第06/095610号公报、日本专利特许第2537540 号公报等中记载的树脂等)。并且，为了提高折射率的目的或调整阿贝数的目的，优选在本发明的树脂中使 无机微粒子分散在矩阵中。作为无机微粒子，例如可以举出氧化物微粒子、硫化物微粒 子、硒化物微粒子、碲化物微粒子。更具体而言，例如氧化锆、氧化钛、氧化锌、氧化 锡、氧化铌、氧化铈、氧化铝、氧化镧、氧化钇、硫化锌等微粒子。尤其对上述高阿贝数的树脂优选分散氧化镧、氧化铝、氧化锆等微粒子，对低 阿贝数的树脂优选分散氧化钛、氧化锡、氧化锆等微粒子。无机微粒子可以单独使用 也可以并用2种以上。并且，也可以为基于多个成分的复合物。并且，从光催化活性 降低、吸水率降低等各种目的考虑，对无机微粒子掺杂异种金属，或用二氧化硅、氧化 铝等异种金属氧化物覆盖表面层，或用硅烷耦联剂、钛酸酯耦联剂、具有有机酸(羧酸 类、磺酸类、磷酸类、膦酸类等)或有机酸基的分散剂等进行表面修饰。无机微粒子的 数均粒度一般设为Inm IOOOnm左右即可，但若过小则有时物质的特性发生变化，若过 大则瑞利散射的影响变得显著，所以优选为Inm 15nm，进一步优选为2nm lOnm， 特别优选为3nm 7nm。并且，无机微粒子的粒度分布越窄越优选。这种单分散粒子的 定义方法为各种各样，但例如如日本专利公开特开2006-160992号记载的数值规定范围 适合优选的粒径分布范围。在此上述的数均一次粒度是指例如能够以X射线衍射(XRD) 装置或透射式电子显微镜(TEM)等来测量。在22°C、589nm的波长中，作为无机微粒子 的折射率优选为1.90 3.00，进一步优选为1.90 2.70，特别优选为2.00 2.70。从透 明性和高折射率化的观点考虑，相对于无机微粒子的树脂的含量优选为5质量％以上， 进一步优选为10 70质量％，特别优选为30 60质量％。 为了在树脂组成物中均勻地分散微粒子，优选适当地使用例如包含具有与形成 矩阵的树脂单体的反应性的官能基的分散剂(例如日本专利公开特开2007-238884号公报 实施例等中记载)、由疏水性链段及亲水性链段构成的嵌段共聚物(例如日本专利公开特 开2007-211164号公报中记载)，或者具有能够在高分子末端或侧链与无机微粒子形成任 意化学键的官能基的树脂(例如日本专利公开特开2007-238929号公报、日本专利公开特 开2007-238930号公报等中记载)等来分散微粒子。并且，可以对用于本发明的树脂组成物适当地混合硅类、氟素类、长链烷基含 有化合物等公知的脱模剂或受阻酚等抗氧化剂等添加剂。并且，根据需要可以对本发明的固化性树脂组成物混合固化催化剂或引发剂。具体而言，例如可以举出通过日本专利公开特开2005-92099号公报(段落号码
)等中记载的热或活性能量线的作用来促进固化反应(自由基聚合或离子聚合)的 化合物。这些固化反应促进剂的添加量根据催化剂或引发剂的种类或者固化反应性部位 的差异等有所不同，不能一概而定，但通常相对于固化反应性树脂组成物的总固含量， 优选0.1 15质量％左右，更优选0.5 5质量％左右。 并且，本发明的固化性树脂组成物可以适当地混合上述成分来进行制造。此 时，当能够在液状的低分子单体(反应性稀释剂)等中溶解其他成分时，无需另外添加 溶剂，但在不适合该情况时，可以通过使用溶剂溶解各构成成分来制造固化性树脂组成 物。作为能够使用于该固化性树脂组成物的溶剂，只要是组成物不会沉淀且能够均勻地 溶解或分散就不特别限制，可以适当地进行选择，具体而言，例如可以举出酮类(例如 丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等)、酯类(例如乙酸乙酯、乙酸丁酯)、醚类(例如四氢 呋喃、1，4-二氧己环等)、醇类(例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇等)、芳香族 碳氢类(例如甲苯、二甲苯等)、水等。固化性组成物包含溶剂时，优选在基板及/或模 上浇铸该组成物并使溶剂干燥后进行模型形状转印操作。接着，对晶圆级透镜阵列的制造方法进行详细说明。图5A 5D是表示用于在基板部成型透镜部的模的制作顺序的图。如图5A所示，在玻璃基板21上将型芯23的转印面转印到紫外线固化性树脂(丙 烯酸或环氧)，并照射紫外线来成型仿形透镜22。这样，如图5B所示，制作模仿在玻璃 基板21上排列多个仿形透镜22而构成的所希望的透镜阵列的形状的透镜阵列母版。接着，如图5C可见，通过电铸在该透镜阵列母版的透镜面上堆积镍(Ni)等金属 离子而制造压模(Ni电铸型)102。如图5D可见，在从透镜阵列母版剥离的压模102上设置透镜转印部102a。在 该例子中，透镜转印部102a设为与凹部，即与凸状透镜部的形状对应的形状，但也可以 设为与凹状或非球面的透镜部的形状对应的形状。另外，在以下说明的制造工序中使用 的模不限于该压模102。在基板部1上一体成型垫片12时，可以在压模102上设置用于转印该垫片12的 形状的凹部。这样压模102具有在作为模发挥作用时用来转印含有多个透镜部的结构部 的形状的凹部。作为结构部，不只是多个透镜部或垫片，只要是一体成型于基板部的一 部分的结构部就不特别限定。在以下的说明中，将压模102也仅称为模(转印模)。并且，作为晶圆级透镜阵 列的结构适当地参照图2所示的结构。图6是表示向模供给作为成型材料的树脂的状态的图。在模102的表面设有 转印多个透镜部10的形状的作为凹部的透镜转印部102a和转印垫片12的形状的垫片转 印部112a。如图6所示，从分配器的喷嘴部31向模102的透镜转印部102a滴下树脂10R。 对各透镜转印部102a供给相当于1个透镜部的预定量的树脂。另外，向各透镜转印部 102a滴下的树脂IOR的量几乎均等，设为透镜部的容积以上。优选用于向模供给喷嘴部 31的树脂IOR的开口小于凹部的区域。例如，优选喷嘴部31形成为针状，设凹部的直 径为2 4mm时将开口设为1mm。通过这样，能够可靠地向透镜转印部102a供给树脂10R。另外，作为向透镜转印部102a等的凹部供给树脂IOR的手段，不限于分配器。图7A至图7C是说明向模供给树脂时的状态的图。首先，如图7A所示，向设在模102上的多个透镜转印部102a分别供给树脂 10R。如图7B所示，供给到透镜转印部102a的树脂IOR在自重作用下仿形透镜转印部 102a的形状，同时向形成有多个透镜转印部102a的面方向扩张。如图7C所示，由于以多于透镜部10的容积的量供给树脂10R，所以从透镜转印 部102a溢出的树脂IOR也被埋入到与各个透镜转印部102a相邻的垫片转印部112a。此 时，从各透镜转印部102a溢出的树脂IOR成为一体。树脂IOR的成为一体的部位构成基 板部1。换言之，在该例子中，所供给的树脂IOR的全体总量为相当于透镜部10、垫片 12、基板部1的容积的量。在该例子中，作为成型材料使用紫外线固化性树脂或热固化性树脂。如图7C所 示，在向模102供给树脂IOR的状态下，从模102外侧照射紫外线或热，从而使树脂IOR 固化。固化后，从模102剥离固化的树脂10R，通过模102可获得在基板部1的一方的 面上成型有多个透镜部10的晶圆级透镜阵列。另外，也可以通过在未形成透镜部10的 基板部1的另一方的面上另外成型透镜部10，来作为在基板部1的两方的面成型多个透镜 部10的晶圆级透镜。在此，虽然将透镜部10的形状设为从基板部1突出，但形状没有特别限定，例 如透镜部10的形状可以为凹状或非球面都可。在以下的透镜部10的说明中对形状也不 作特别限制。图8A及8B是说明在基板部一体成型透镜部时的其他顺序的图。如图8A所示，在配置于下侧的模102的表面上，作为凹部设置有多个透镜转印 部102a。向多个透镜转印部102a分别供给树脂10R。作为向模102供给树脂IOR的手 段，可以使用图6中说明的分配器。供给到各透镜转印部102a的树脂IOR的供给量大于 对应于透镜部10的凹部即透镜转印部102a的容量。接着，如图8B所示，在配置于模102上侧的模104的、模102侧的面上设置有 多个透镜转印部104a。在该例子中，由成对的模(下模)102和模(上模)104成型晶圆 级透镜。模102和模104使转印面相面对而对置配置。配置模体106以覆盖模102及模 104的侧面。模体106构成为筒状，且是在其内部大致容纳了模102及模104的结构。 模104可以在模体106内部沿着上下方向下降到模102上夹着树脂IOR重叠的位置，模 104在模体106内部可以向模102的上方上升至远离模102的位置。另外，可以使模102 及模104中双方移动，也可以仅使任意一方移动。作为模体106的功能之一，防止成型时树脂IOR从模溢出。具体而言，模体106 在成型时防止树脂从模102和模104之间溢出。并且，作为模体106的另一个功能，其 成为模102和模104相互的沿上下方向的对位的基准。 在将模104重叠于模102上之前，供应给模102的树脂IOR由于自身重力而仿形 于透镜转印部102a的形状而变形。此时从透镜转印部102a溢出的树脂IOR的一部分可 以埋入到垫片转印部112，也可以成为使相邻的透镜转印部102a彼此的树脂IOR—体化 的状态。
图9是表示重叠模的状态的图。如图9所示，根据夹在模102和模104之间时的压力，树脂IOR变形为预定的形状。具体地说，树脂IOR中仿形模102的透镜转印部102a的形状而变形的部位构成透镜 部10。树脂IOR中仿形模102的垫片转印部112a的形状而变形的部位构成垫片12。并 且，树脂IOR中仿形模104的透镜转印部104a的形状而变形的部位构成透镜部10。通过向这样变形的树脂IOR照射紫外线或者热，使树脂IOR固化。使之固化时 不固定模102和模104的彼此距离。这是为了使模102及模104根据固化的树脂IOR的 收缩而适当地随动。例如，也可以使模102及模104中的至少一方自由动作而使之以模 的重力随动，使得能够随着树脂IOR的收缩而动。或者，也可以控制模102及模104中 的至少一方的移动而能够根据树脂IOR的收缩来调整压力。固化后，使模104上升，形成使模102及模104开放的状态，从模102及模104 剥离基板部1及透镜部10。通过这样就可以得到在基板部1的两方的面上一体成型多个 透镜部10的晶圆级透镜阵列。在该例子中，向每个模102的凹部即透镜转印部102a供给树脂10R，使供给的树 脂IOR的一部分分别从透镜转印部102a溢出，通过将溢出的树脂IOR形成一体来成型基 板部1。这样，通过向每个透镜转印部102a供给树脂10R，供给的树脂IOR仿形各个透 镜转印部102a的表面而变形。这样，与遍及多个透镜转印部102a—并供给树脂IOR的 情况相比，不易产生在透镜转印部102a和树脂IOR之间滞留空气的部位，通过树脂IOR 容易向模外挤出空气。因此，通过防止混入空气，抑制在成型后的透镜部10上产生空气 留存的部分的形状缺损，进而能够防止对光学功能带来影响。上述例子中，虽然向每个透镜转印部供给树脂10R，但也可以向各个作为其他 结构部的转印垫片12形状的垫片转印部112a，与透镜转印部102a相同地供给树脂10R。 此时，向垫片转印部112a供给垫片12的容积以上的树脂10R，使供给的树脂IOR的一部 分从各个垫片转印部112a溢出，通过将从透镜转印部102a及垫片转印部112a溢出的树 脂IOR设为一体来成型基板部1。上述例子中，通过模体106对成对的模102和模104进行对位，但模102、104 彼此的对位的手段不限于此。图10是表示一对模的对位的其他例子的图。在该例子中，设置有贯穿模102和 模104的销P。在模102上重叠模104时，模102和模104互相通过销P引导，所以容 易进行对位。销P由于设置在透镜转印部102a、104a以外的其他区域，所以不会对成型 的基板部1或透镜部10的形状或光学功能带来影响。可以将销P设置为固定在模102及 模104中的任意一方，且贯穿另一方。图11是表示向模供给树脂的手段的其他例子的图。如图11所示，作为向模102 的透镜转印部102a等凹部供给树脂IOR的手段，也可以使用通过基于空气吸引的吸附力 来保持树脂IOR的吸附部41。吸附部41通过空气吸引开始保持树脂10R，通过停止空 气吸引使树脂IOR从吸附部41脱落。鉴于树脂IOR被保持在吸附部41的情况，形成为 在能够将其形状维持某种程度的范围内处于固化的状态，即形成为不完全固化的状态。图12是说明对在基板部两面具有透镜部的晶圆级透镜阵列进行成型的顺序的其 他例子的图。在该例子中，如图8A及8B所示，由成一对的模102和模104成型晶圆级透镜。如已说明的那样，向各个模102的多个透镜转印部102a供给树脂10R。供应给 模102的树脂IOR在自身重力作用下仿形透镜转印部102a的形状而变形。在该例子中，也向配置于模102上方的模104的各透镜转印部104a供给树脂 10R。供应给模104的树脂IOR是通过树脂IOR本身的粘性而附着在各透镜转印部104a 表面的状态。通过重叠模102和模104，透镜转印部102a的树脂IOR和模104的透镜转印部 104a的树脂IOR相接触而成为一体。而且，根据模102及模104的压力，树脂IOR变形 为预定的形状。此时，供应给模104的透镜转印部104a侧的树脂IOR仿形各透镜转印部 104a的形状而变形，通过此时的树脂IOR的流动，容易排出透镜转印部104a的空气。因 此，与仅向模102的透镜转印部102a供给树脂IOR的情况相比，能更可靠地防止混入空 气。图13A及13B是说明对在基板部的两面具有透镜部的晶圆级 透镜阵列进行成型 的顺序的其他例子的图。在该例子中，另外制作两个成型体，然后通过接合两个成型体 来制造晶圆级透镜阵列，其中成型体是将基板部1和在该基板部1的一方的面上一体成型 多个透镜部10而构成的。如图13A所示，最初为了制作一方的成型体，与图7所示的顺序相同地，通过 设有多个透镜转印部102a和垫片转印部112a的模102在基板部1上一体成型多个透镜部 10和垫片12。为了确保平坦性，在基板部1的、未设置多个透镜部10 —侧的面粘贴罩 部件F。罩部件F可以使用在树脂固化时容易对表面施加均等压力的刚体材质。并且， 罩部件F优选不容易附着于树脂表面且之后容易剥离的材质。例如可以选择金属、玻 璃、塑料等易成型的材料。作为罩部件F的材质若使用透明的材质，则容易确认成型体 表面的状况。如图13B所示，另外制作另一方的成型体。该成型体也同样通过设有多个透镜 转印部104a的模104在基板部1上一体成型多个透镜部10。并且，接合两个成型体的 未设置透镜部10的一侧的面彼此。在接合之前从用模102成型的成型体剥去罩部件F。 两个成型体接合时可以利用粘接剂或树脂。并且，可以使用与成型基板部1及透镜部10 的树脂IOR相同的紫外线固化性树脂或热固化性树脂，或者其他折射率等光学性能大致 相同的树脂。图14是表示基板部1的其他结构例的图。如图14所示，在基板部1上，也可 以在除成型透镜部10的部位以外的区域设置用于防止基板部1的翘曲而形成为厚壁的肋 14。这样，由于设有肋的位置的基板部1的刚性变大，所以可防止翘曲的发生。肋14 可以在基板部1的面上形成为格子状或多个柱状。另外，肋14的形状不特别限定。肋14是上述结构部的一个例子。这种肋14 可以通过在模上设置用于转印肋的形状的凹部，与透镜部10或垫片12同样一体成型在基 板部1上。在除成型基板部1的透镜部10的部位以外的区域设有与其他部件重叠时的垫片 12。作为其他部件，例如为其他晶圆级透镜阵列或半导体基板。若这样，为了将晶圆级 透镜阵列重叠于其他晶圆级透镜阵列或半导体基板就可省略另外设置垫片的工序。
另外，垫片12不限于与基板部1 一体的垫片，可以是由与基板部1或透镜部10 不同的其他材料构成的垫片，也可以是另外安装的垫片。接着，说明晶圆级透镜阵列的制造方法的变形例。图15A及15B是表示晶圆级透镜阵列的制造方法的顺序的变形例的图。在该例 子中，向对应于透镜部以外部分的凹部即垫片转印部112a供给树脂。将所供给的树脂 IOR的量设为多于作为凹部的垫片转印部112a的容量的量。垫片转印部112a的凹部有时 也连接成一个。也可以将树脂IOR分割供应给多个垫片转印部112。可以使用所述的分 配器向垫片转印部112a供给树脂10R。分配器的喷嘴部优选形成为针状，且设为比垫片 转印部112a开口的区域小的开口。这样就可以可靠地向透镜转印部112a供给树脂10R。如图15B所示，通过在该状态下进行成型，将从垫片转印部112a溢出的树脂 IOR设为一体来成型基板部1及透镜部10中的至少一方。这样，凹部不仅为对应于透镜 部的部分，也可以是用于成型垫片的垫片转印部112a，其中，垫片用来确保与其他部件 重叠时的间隔。或者，如图14所示，凹部也可以是为防止基板部1的翘曲而从该基板部 1的面突出的肋。

接着，利用晶圆级透镜阵列进一步说明制造透镜模块及摄像单元的顺序。图16A及16B是说明切割晶圆级透镜阵列的工序的图。在晶圆级透镜阵列的基 板部1的一方的表面(在该图中为下方的面)上一体设置有垫片12。如该图16B所示，进行晶圆级透镜阵列的基板部1和与该基板部1同样形成为晶 圆状的半导体基板W的对位。在半导体基板W的一方的面(在该图中为上侧的面)上， 以与设置于基板部1的多个透镜部10的排列相同的排列设置固体摄像元件D。而且，晶 圆级透镜阵列的基板部1通过垫片12 (参照图14)重叠于与该基板部1同样形成为晶圆状 的半导体基板W上而接合为一体。之后，沿着被透镜部10及固体摄像元件D各自的排 列的列间隔规定的切断线，利用刀片(blade)C等切断机构将成为一体的晶圆级透镜阵列 及半导体基板W切断，分成多个摄像单元。切断线例如在基板部1的俯视中为格子状。另外，在本例中，举制造摄像单元时的切割为例进行说明。另一方面，制造透 镜模块时的切割使之不接合于半导体基板W，根据透镜部10的排列切断而分离成多个透 镜模块。图17A及17B是表示透镜模块的制造方法的顺序的图。在该顺序中说明对在一 个基板部1上一体成型有多个透镜部10的晶圆级透镜阵列进行分割而分成多个透镜模块 的例子。首先，如图17A所示，准备晶圆级透镜阵列。晶圆级透镜阵列可以按已说明的 上述顺序制造，在以下的说明中，对该顺序不进行说明而省略。接着，如图17B所示，沿着图中虚线表示的切断线切割晶圆级透镜阵列的基板 部1而分成多个透镜模块。此时，位于各切断线上的垫片12也同时被切断。垫片12以 各切断线为边界被分割，且分别附属于与各切断线相邻的透镜模块。这样就完成透镜模 块。另外，分离的透镜模块也可以通过垫片12安装于具备未图示的传感器模块或其 它光学元件的基板上。如此，如果在晶圆级透镜阵列的基板部1上预先一体成型好垫片12，之后每个垫片12都用切割工序切断晶圆级透镜阵列的基板部1，则与在所分离的透镜模块上分别接合垫片12的情况相比，可以更有效地批量生产透镜模块，且可以提高生产率。图18是表示制造透镜模块的顺序的另一例子的图。在该顺序中说明对两个基板 部1和在各基板部1上一体成型有多个透镜部10的晶圆级透镜阵列进行分割而分成多个 透镜模块的例子。首先，如图18所示，准备多个晶圆级透镜阵列。晶圆级透镜阵列可以按已说明 的上述顺序制造，在以下的说明中，对该顺序不进行说明而省略。在多个晶圆级透镜阵 列的各基板部1的一方的面上成型有垫片12。然后，进行重叠的晶圆级透镜阵列的基板 部1彼此的对位，通过垫片12在配置于下方的晶圆级透镜阵列的基板部1的上表面接合 重叠的晶圆级透镜阵列的基板部1的下表面。在使晶圆级透镜阵列彼此重叠的状态下， 相对于各基板部1，使垫片12的位置在各基板部1变相同。然后，沿着图中虚线表示的切断线切断晶圆级透镜阵列的基板部1，分离成多个 透镜模块。此时，重叠于各切断线上的位置的垫片12也同时被切断，以各切断线为边界 被分割的垫片12分别附属于与各切断线相邻的透镜模块。如此，完成具备多个透镜部10 的透镜模块。在该顺序中，由于透镜部10及垫片12相对于重叠的各个基板部1的位置 相同，所以分离的多个透镜模块的结构皆相同。而且，在重叠的各个基板部1中，以最 上部的基板部1为基准来决定、切断切断线的位置即可。另外，分离的透镜模块也可以通过垫片12安装于具备未图示的传感器模块或其 他光学元件的基板上。如此，若重叠多个晶圆级透镜阵列彼此之后，用切割工序按每个垫片12切断晶 圆级透镜阵列的基板部1，则与个别地使分离的透镜模块重叠的情况相比，可以有效地批 量生产透镜模块，从而提高生产率。图19A及19B是表示制造摄像单元的顺序的图。在该顺序中说明将一个基板部 1和在该基板部1上一体成型有多个透镜部10的透镜模块接合于传感器模块并进行切割， 从而分离成多个摄像单元的例子。首先，如图19A所示，准备晶圆级透镜阵列。晶圆级透镜阵列可以按已说明的 上述顺序制造，在以下的说明中，对该顺序不进行说明而省略。在基板部1的下侧的面 上一体成型垫片12。接着，准备排列有多个固体摄像元件D的半导体基板W。进行晶圆级透镜阵列 的基板部1和半导体基板W的对位之后，通过垫片12将该基板部1接合于半导体基板W 的上侧的面。此时，使设置在基板部1上的各透镜部10的光轴的延长分别与固体摄像元 件D的中央部相交。而且，如图19B所示，在接合晶圆级透镜阵列的基板部1和半导体基板W之 后，沿着图中虚线表示的切断线切断基板部1而分离成多个摄像单元。此时，位于各切 断线上的垫片12也同时被切断。垫片12以各切断线为边界被分割，且分别附属于与各 切断线相邻的摄像单元。这样，完成摄像单元。如此，若在晶圆级透镜阵列预先成型好垫片12，之后，使晶圆级透镜阵列的基 板和具备固体摄像元件D的半导体基板W重叠，并用切割工序一并切断基板部1及半导 体基板W，则与在分离的透镜模块上分别通过垫片12接合传感器模块来制造摄像单元的情况相比，可以有效地批量生产摄像单元而可以提高生产率。图20A及20B是表示制造摄像单元的顺序的另一例子的图。在该顺序中说明如 下例子将两个基板部1和在各基板部1上一体成型有多个透镜部10的晶圆级透镜阵列 接合于设有固体摄像元件的半导体基板并进行切割，从而分离成各自具备两个透镜部10 的多个摄像单元。首先，如图20A所示，准备两个晶圆级透镜阵列。晶圆级透镜阵列可以按已经 说明的上述顺序制造，在以下的说明中，对该顺序不进行说明而省略。在重叠的两个基 板部1各自的下侧的面上预先成型有垫片12。并且，对重叠的晶圆级透镜阵列的基板部 1彼此进行对位，通过垫片12在配置于下方的晶圆级透镜阵列的基板部1的上表面接合配 置于上方的晶圆级透镜阵列的基板部1的下表面。在使晶圆级透镜阵列彼此重叠的状态 下，使垫片12相对于各基板部1的位置在各基板部1变相同。接着，准备排列有多个固体摄像元件D的半导体基板W。进行重叠状态的多个 晶圆级透镜阵列的基板部1和半导体基板W的对位。之后，通过垫片12将位于最下部 的该基板部1接合于半导体基板W的上侧的面。此时，设置在基板部1上的各透镜部10 的光轴的延长分别与固体摄像元件D的中央部相交。而且，如图20B所示，在接合晶圆级透镜阵列的基板部1和半导体基板W之 后，沿着图中 虚线表示的切断线切断基板部1及半导体基板W，分离成多个摄像单元。 此时，位于各切断线上的垫片12也同时被切断。垫片12以各切断线为边界被分割，且 分别附属于与各切断线相邻的摄像单元。这样，完成具备多个透镜部10的摄像单元。如此，通过垫片12接合多个晶圆级透镜阵列彼此，之后使最下部的晶圆级透镜 阵列的基板部1和具备固体摄像元件D的半导体基板W重叠，用切割工序一并切断基板 部1及半导体基板W。根据这种顺序，与使分离的透镜模块彼此重叠、进而通过接合各 透镜模块和传感器模块来制造各摄像单元的情况相比，可以有效地批量生产摄像单元， 可以提高生产率。本说明书公开以下内容。(1) 一种晶圆级透镜阵列的制造方法，通过转印模一体成型具有基板部和排列在 该基板部上的多个透镜部的晶圆级透镜阵列，其中，所述转印模在其表面具有至少对应于所述多个透镜部的多个凹部，分别向所述多个凹部供给多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成 型，从而一体化从所述凹部溢出的所述树脂，由此制作所述基板部。(2)如上述(1)中记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，所述多个凹部包含与所述透镜部以外的部分对应的凹部，分别向所述多个凹部 供给多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成型，从而一体化从所述凹部溢 出的所述树脂，由此制作所述基板部及所述透镜部中的至少一方。(3) 一种晶圆级透镜阵列的制造方法，通过转印模一体成型具有基板部和排列在 该基板部上的多个透镜部的晶圆级透镜阵列，其中，所述转印模在其表面具有至少与所述透镜部以外的部分对应的多个凹部，分别向所述多个凹部供给多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成 型，从而一体化从所述凹部溢出的所述树脂，由此制作所述基板部及所述透镜部中的至少一方。
(4)如上述⑴至(3)中的任一项记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，所述树脂通过喷嘴部供应给每个所述多个凹部，所述喷嘴部的向所述凹部供给 所述树脂的开口小于所述凹部的区域。(5)如上述⑴至(4)中的任一项记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，在所述基 板部上设置用于确保与其他部件重叠时的间隔的垫片。(6)如上述⑴至(5)中的任一项记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，在所述基板部上设置为防止该基板部的翘曲而从该基板部的面突出的肋。(7)如上述⑴至(6)中的任一项记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，所述转印模具备模体，所述模体由一对使转印面相面对而对置配置的上模及下 模构成，且所述模体被配置成覆盖所述一对模的侧面，从而在成型时通过所述模体防止 树脂从所述上模和下模之间溢出。(8)如上述⑴至(7)中的任一项记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，向设在所述一对模的各个转移面上的每一个所述凹部供给所述树脂。(9)如上述⑴至⑶中的任一项记载的晶圆级透镜阵列的制造方法，所述转印模由一方的转印模和另一方的转印模构成，所述一方的转印模具备对 所成型的晶圆级透镜阵列的一方的面的表面形状进行转印的转印面，所述另一方的转印 模具备对所述成型的晶圆级透镜阵列的另一方的面的表面形状进行转印的转印面，将由所述一方的转印模成型的所述基板部和由所述另一方的转印模成型的所述 基板部接合起来而形成一体。(10) 一种晶圆级透镜阵列，其通过上述⑴至(9)中的任一项记载的晶圆级透镜 阵列的制造方法获得。(11) 一种透镜模块，其是切割上述(10)记载的所述晶圆级透镜阵列的所述基板 部并按每个所述透镜部进行分割而成的。(12) 一种透镜模块，其是切割上述(10)记载的晶圆级透镜阵列的所述基板部并 按每个所述透镜部进行分割而成的，所述透镜模块具备多个形成有所述透镜部的所述基板部，多个所述基板部彼此
被重叠。(13) 一种摄像单元，其具备上述(12)记载的透镜模块，并且具备摄像元件；以及设有所述摄像元件的半导体基板，所述基板部和所述半导体基板通过所述垫片被一体接合。工业实用性所述晶圆级透镜阵列的制造方法可以在制造设置于数码摄像机、内窥镜装置、 便携式电子设备等的摄像部上的摄像透镜时应用。
权利要求
1.一种晶圆级透镜阵列的制造方法，通过转印模一体成型具有基板部和排列在该基 板部上的多个透镜部的晶圆级透镜阵列，其中，所述转印模在其表面具有至少对应于所述多个透镜部的多个凹部，分别向所述多个凹部供给多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成型， 从而一体化从所述凹部溢出的所述树脂，由此制作所述基板部。
2.如权利要求1所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，所述多个凹部包含与所述透镜部以外的部分对应的凹部，分别向所述多个凹部供给 多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成型，从而一体化从所述凹部溢出的 所述脂，由此制 作所述基板部及所述透镜部中的至少一方。
3.一种晶圆级透镜阵列的制造方法，通过转印模一体成型具有基板部和排列在该基 板部上的多个透镜部的晶圆级透镜阵列，其中，所述转印模在其表面具有至少与所述透镜部以外的部分对应的多个凹部，分别向所述多个凹部供给多于该凹部容量的量 的树脂，通过在该状态下进行成型， 从而一体化从所述凹部溢出的所述树脂，由此制作所述基板部及所述透镜部中的至少一 方。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，所述树脂通过喷嘴部供应给所述多个凹部的每一个，所述喷嘴部的向所述凹部供给 所述树脂的开口小于所述凹部的区域。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，在所述基板部上设置用于确保与其他部件重叠时的间隔的垫片。
6.如权利要求中1至5中的任一项所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，在所述基板部上设置为防止该基板部的翘曲而从该基板部的面突出的肋。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，所述转印模由一对使转印面相面对而对置配置的上模及下模构成，并具备被配置成 覆盖所述一对模的侧面的模体，从而在成型时通过所述模体防止树脂从所述上模和下模 之间溢出。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，向设在所述一对模的各个转移面上的每一个所述凹部供给所述树脂。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的晶圆级透镜阵列的制造方法，其中，所述转印模由一方的转印模和另一方的转印模构成，所述一方的转印模具备对所成 型的晶圆级透镜阵列的一方的面的表面形状进行转印的转印面，所述另一方的转印模具 备对所述成型的晶圆级透镜阵列的另一方的面的表面形状进行转印的转印面，将由所述一方的转印模成型的所述基板部和由所述另一方的转印模成型的所述基板 部接合起来而形成一体。
10.一种晶圆级透镜阵列，其通过权利要求1至9中的任一项所述的晶圆级透镜阵列 的制造方法获得。
11.一种透镜模块，其是切割权利要求10所述的所述晶圆级透镜阵列的所述基板部， 并按每个所述透镜部进行分割而成的。
12.—种透镜模块，其是切割权利要求10所述的晶圆级透镜阵列的所述基板部，并按每个所述透镜部进行分割而成的，所述透镜模块具备多个形成有所述透镜部的所述基板部，多个所述基板部彼此被重叠。
13. —种摄像单元，其具备权利要求12所述的透镜模块，其中， 所述摄像单元具备摄像元件以及设有所述摄像元件的半导体基板， 所述基板部和所述半导体基板通过所述垫片被一体接合。
全文摘要
本发明提供一种晶圆级透镜阵列的制造方法、晶圆级透镜阵列、透镜模块及摄像单元，该晶圆级透镜阵列的制造方法能够在成型基板部和透镜部为一体的晶圆级透镜阵列时，防止在成型的基板部或透镜部混入空气。作为一种晶圆级透镜阵列的制造方法通过转印模一体成型具有基板部和排列在该基板部的多个透镜部的晶圆级透镜阵列，转印模在其表面具有至少对应于多个透镜部的多个凹部，向各个多个凹部供给多于该凹部容量的量的树脂，通过在该状态下进行成型，从而一体化从凹部溢出的树脂，来设为所述基板部。
文档编号G02B3/00GK102023322SQ20101026126
公开日2011年4月20日 申请日期2010年8月23日 优先权日2009年9月16日
发明者山田大辅, 榊毅史 申请人:富士胶片株式会社