(57)【要約】      （修正有）【課題】認証精度が高く、かつ低コスト化と高い信頼性を兼ね備えた撮像装置及び生体認証装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、複数のレンズを有する透明基板３０、及び複数のレンズ３２に対応する複数の画素ＰＸを有するセンサ基板１０を備える撮像装置１５０であって、複数のレンズ３２に対応して配置される空隙構造となっている複数の透光孔２５を有し、透明基板３０とセンサ基板１０の間に配置される遮光構造部２０を備える。遮光構造部２０には、空隙構造内のエアーが遮光構造部外まで移動可能な連通路が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置であって、
前記レンズに対応して配置される空隙構造となっている複数の透光孔を有し、前記透明基板と前記センサ基板の間に配置される遮光構造部を備え、
前記遮光構造部には、前記空隙構造内のエアーが前記遮光構造部外まで移動可能な連通路が形成されている撮像装置。
【請求項２】
前記連通路は、複数の前記透光孔同士を連通する内部連通路と、複数の前記透光孔のうちの少なくとも１つから前記遮光構造部外まで連通する外部連通路により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記外部連通路は、複数の前記透光孔が形成された領域の外側に区画される額縁領域に沿って延在するように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記内部連通路は、マトリックス状に形成された前記透光孔に対して碁盤目状に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記外部連通路を、２以上備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記遮光構造部が、感光性樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記遮光構造部が、ラミネートシートにより構成されている特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置の製造方法であって、
遮光構造部を前記センサ基板上に配置する工程と、
前記遮光構造部に、複数の前記画素に対応する複数の透光孔と、前記透光孔から前記遮光構造部の外まで連通する連通路を形成する工程と、
前記遮光構造部上に前記透明基板を配設する工程と
を備える撮像装置の製造方法。
【請求項９】
被検体に対する光照射に基づいて生体情報を取得する生体認証装置であって、
請求項１〜７の撮像装置を備える生体認証装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその製造方法に関する。さらに、前記撮像装置を備える生体認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報セキュリティーの保護強化に伴って、生体認証に関する技術開発の進展が著しい。なお、生体認証とは、検査対象の個体から取得した生体情報が、あらかじめ登録された生体情報に等しいかどうかという判定に基づいて、ある個体を他の個体から識別する技術である。例えば、ヒトの瞳の虹彩に基づいて個体を特定する方法、ヒトの指等の静脈パターンに基づいて個体を特定する方法、及び指の指紋パターンに基づいて個体を特定する方法が挙げられる。
【０００３】
生体認証においては、認証に利用する生体情報に応じて様々な得失がある。例えば、静脈パターンを活用した生体認証は、指紋パターンを活用した生体認証よりも認証の偽造が困難であるという利益がある。後者は、前者よりも認証の偽造が簡単であるという不利益がある。
【０００４】
高精度な生体認証を実現するためには、良質な生体画像を取得することが必要になる。この場合、入射光のクロストークを抑制することが特に重要になる。この点に関して、特許文献１には、レンズに対応する複数の開口部を有する遮光スペーサをレンズアレイ板とセンサ間に配置する技術が開示されている。また、特許文献２には、レンズに対応する複数の開口部を有する遮光層をマイクロレンズアレイと受光部間に配置する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平３−１５７６０２号公報
【特許文献２】特開２００８−３６０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電話機などのモバイル機器に生体認証装置を搭載するためには、認証精度が高いのみならず、信頼性の優れたものであることが要求される。また、普及促進のためには、コスト上昇を避けることも重要な課題である。
【０００６】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、認証精度が高く、かつ低コスト化と高い信頼性を兼ね備えた撮像装置及び生体認証装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る撮像装置は、複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置であって、前記レンズに対応して配置される空隙構造となっている複数の透光孔を有し、前記透明基板と前記センサ基板の間に配置される遮光構造部を備える。そして、前記遮光構造部には、前記空隙構造内のエアーが前記遮光構造部外まで移動可能な連通路が形成されている。
【０００８】
光の通過する行路である透光孔を空隙かつ密封構造とした場合、温度変化により透明基板とセンサ基板の距離が変化するなどにより、認証性能に影響を及ぼす恐れがある。本発明に係る撮像装置によれば、透光孔の空隙構造内のエアーが遮光構造部外まで移動可能な連通路を設けているので、内外の圧力差を一定に保つことができる。その結果、透明基板とセンサ基板の距離が変化したり、部材間の接合部が剥離したりする問題を避けることができる。また、遮光構造部の透光孔を空隙構造としているので、透明樹脂等を充填する場合に比して低コスト化を実現できる。
【０００９】
本発明に係る撮像装置の製造方法は、複数のレンズを有する透明基板、及び複数の前記レンズに対応する複数の画素を有するセンサ基板を備える撮像装置の製造方法であって、遮光構造部を前記センサ基板上に配置する工程と、前記遮光構造部に、複数の前記画素に対応する複数の透光孔と、前記透光孔から前記遮光構造部の外まで連通する連通路を形成する工程、前記遮光構造部上に前記透明基板を配設する工程とを備えるものである。
【００１０】
本発明に係る生体認証装置は、被検体に対する光照射に基づいて生体情報を取得する生体認証装置であって、上記の撮像装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、認証精度が高く、かつ低コスト化と高い信頼性を兼ね備えた撮像装置及び生体認証装置を提供することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００１３】
〔第１の実施形態〕
以下、図１〜図１３を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、生体認証装置１００の概略的な構成を示す説明図である。図２は、撮像装置の概略的な断面図である。図３は、撮像装置の部分的な断面構成を示す模式図である。図４は、遮光構造部の構造を説明するための模式的斜視図である。図５は、遮光構造部の模式的平面図である。図６〜図９は、撮像装置の製造方法を示す工程図である。図１０は、生体認証装置が組み込まれる携帯電話の構成を示す説明図である。図１１は、折りたたまれた状態の携帯電話の上面図である。図１２は、生体認証装置のシステム構成を示す概略的なブロック図である。図１３は、生体認証装置の動作を示すためのフローチャートである。
【００１４】
図１に示すように、生体認証装置１００は、光源１１０、コントローラ１２０、及び撮像装置１５０を有する。コントローラ１２０には、光源１１０及び撮像装置１５０が接続される。
【００１５】
光源１１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）等の一般的な半導体光素子である。光源１１０は、ヒトの指２００の静脈２０１で吸収される近赤外線を出力する。
【００１６】
撮像装置１５０は、ヒトの指２００内を透過した光を受光して、静脈２０１の像を撮像する。そして、撮像装置１５０は、取得した静脈像（生体情報）をコントローラ１２０に出力する。
【００１７】
コントローラ１２０は、例えば、通常のコンピュータである。コントローラ１２０は、記憶部に格納されたプログラムをＣＰＵで実行することで様々な機能を実現させる。具体的には、コントローラ１２０は、光源１１０を駆動し、光源１１０から赤外線を出力させる。また、コントローラ１２０は、撮像装置１５０を駆動し、指２００の静脈２０１の像を撮像させる。
【００１８】
コントローラ１２０は、生体認証も実行する。コントローラ１２０は、予め登録済みの生体情報に対する今回取得した生体情報の近似度を算出し、この算出結果に基づいて今回の認証結果を決定する。生体認証装置１００の構成及び動作については、図１２及び図１３を参照して後述する。
【００１９】
図２に撮像装置１５０の概略的な断面構成を示す。図２に示すように、撮像装置１５０は、イメージセンサ（センサ基板）１０、遮光構造部として機能する黒色シート状の遮光シート２０、及びレンズアレイ基板３０がこの順で積層されて形成される。遮光シート２０は、複数の空隙構造である透光孔２５を有するようにパターニングされている。遮光シート２０とレンズアレイ基板３０間には、接着シート（接着層）５０が配置されている。接着シート５０も、遮光シート２０と同様にパターニングされている。レンズアレイ基板３０の具体的な構成については後述する。遮光シート２０とレンズアレイ基板３０の積層体によって光学部品が形成される。
【００２０】
以下、図３を参照しながら具体的に説明する。
【００２１】
イメージセンサ１０は、一般的な撮像素子（ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ等）である。イメージセンサ１０は、光源１１０の出射光波長に対して感度を有する。
【００２２】
イメージセンサ１０は、半導体基板１１、及び配線層１２を有する。半導体基板１１は、通常のシリコン基板である。半導体基板１１の主面（撮像面）には、複数の画素ＰＸが２次元状に形成されている。なお、画素ＰＸは、不純物を半導体基板に拡散させることによって形成される。画素ＰＸでは、入射光強度に応じた値の電気信号が生成される。なお、半導体基板１１の具体的な構成は任意である。
【００２３】
配線層１２は、シリコン酸化層等の絶縁層の堆積によって形成される。堆積された絶縁層中には、信号の伝送路として機能する金属配線が埋め込まれている。
【００２４】
配線層１２中には、遮光層１２ａが埋め込まれている。遮光層１２ａには、各光軸に対応して開口ＯＰ３が形成される。遮光層１２ａは、後述の他の遮光シート２０、遮光層３３と共に、クロストーク防止のための遮光構造を形成する。
【００２５】
遮光層１２ａは、アルミニウム（Ａｌ）等の金属層である。遮光層１２ａには、レンズ３２に対応する開口ＯＰ３が形成されている。開口ＯＰ３は、絶縁層上に形成された遮光層１２ａを部分的に除去することで形成される。遮光層１２ａは、イメージセンサ１０の配線層１２の形成過程で形成される。従って、画素ＰＸに対して開口ＯＰ３は高精度に位置決めされる。イメージセンサ１０とは別体の遮光層１２ａを用意する場合と比較して、イメージセンサ１０に対して遮光層１２ａを高精度に位置決めすることができる。なお、遮光層１２ａを配線層１２内に埋め込む必要はなく、配線層１２の最上層に遮光層１２ａを形成しても良い。なお、遮光層１２ａの開口に何らかの物質が充填されていても良い。後述する遮光層３３においても同様である。
【００２６】
遮光シート２０は、前述したようにイメージセンサ１０とレンズアレイ基板３０間に配置される。本実施形態１に係る遮光シート２０は、感光性樹脂により形成されている。例えば、ネガ型のアクリル系樹脂を用いることができる。光源１１０の出射光は、遮光シート２０によって吸収される。換言すると、遮光シート２０は、赤外線吸収層として機能する。遮光シート２０は、光軸ＡＸ上に開口ＯＰ２を有する。なお、遮光シート２０の層厚は、７０μｍ〜１５０μｍ程度に設定されている。遮光シート２０は、弾性及び可撓性を有する板状部材により構成する。
【００２７】
レンズアレイ基板３０は、透明基板（第１基板）３１、複数のレンズ３２、及び遮光層３３を有する。
【００２８】
透明基板３１は、板状部材であって、光源１１０の出射光に対して実質的に透明である。透明基板３１は、例えば、ガラス板である。
【００２９】
複数のレンズ３２は、透明基板３１の主面上に２次元状に形成される。物体側からの入射光は、レンズ３２のレンズ面でレンズ作用を受け、画素ＰＸに向かって収束しながら光軸ＡＸに沿って進行する。
【００３０】
遮光層３３は、光源１１０の出射光を吸収する特性を有する。換言すると、遮光層３３は、赤外線吸収層として機能する。遮光層３３は、例えば、黒色樹脂である。遮光層３３には、複数の開口ＯＰ１が光軸ＡＸ上に形成されている。開口ＯＰ１は、遮光層３３が部分的に除去されることで形成される。
【００３１】
なお、上述の接着シート５０は、通常の熱硬化樹脂である。エネルギー線硬化樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂等）で接着シート５０を形成しても良い。
【００３２】
レンズ３２から出力された光は、透明基板３１、遮光層３３の開口ＯＰ１、遮光シート２０の開口ＯＰ２、及び遮光層１２ａの開口ＯＰ３をこの順で通過し、画素ＰＸに入力する。各画素ＰＸでは、入力光が光電変換され、入力光の強度に応じた値の電気信号が生成される。各画素ＰＸで生成された電気信号は、イメージセンサ１０の読出し動作によって、外部バスに接続される。
【００３３】
図２及び図３の説明から明らかなように、本実施形態１では、光軸ＡＸに沿う３層の遮光層（遮光層３３、遮光シート２０、及び遮光層１２ａ）の積層によって遮光構造を形成する。中間の遮光層である遮光シート２０は、第１遮光層２１及び第２遮光層２２を積層することによって構成されている。第１遮光層２１には、透光孔２５を形成するための開口部が形成されている。同様にして、第２遮光層２２には、透光孔２５を形成するための開口部が第１遮光層２１の開口部と重畳するように形成されている。さらに、第２遮光層２２には、透光孔２５の連通路を形成するためのパターンが形成されている。詳しくは後述する。
【００３４】
第１遮光層２１及び第２遮光層２２の其々のシート厚は、予め実質的に平面内で一定に確保されたラミネートシートにより構成されている。これによって、イメージセンサ１０上に配置される遮光層の平面内の層厚ばらつきを効果的に抑制することができる。
【００３５】
次に、本実施形態１に係る遮光シート２０について詳細に説明する。図４（ａ）に、本発明に係る遮光構造部の一例を示す模式的斜視図を、図４（ｂ）に、遮光構造部に透明基板を積層した光学部品の斜視図を示す。図４においては、説明の便宜上、レンズ３２Ａ、これに対応する透光孔２５Ａが４つ設けられている例について説明する。また、図５（ａ）に、本実施形態１に係る遮光シート２０の模式的平面図を、図５（ｂ）に、図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ切断部断面図を示す。
【００３６】
遮光構造部２０Ａは、図４（ａ）に示すように、隣接する透光孔２５Ａ間にこれらを連通する内部連通路２６Ａが形成されている。また、複数の透光孔２５Ａのうちの１つと、遮光構造部２０Ａの側面２４Ａに形成された入り口部２８Ａ間には、外気と連通する外気連通路２７Ａが形成されている。透光孔２５Ａ、内部連通路２６Ａ、及び外部連通路２７Ａは、中空の空隙構造となっている。内部連通路２６Ａ,外部連通路２７Ａは、内外の圧力を一定に保つためのエアー抜き路としての役割を担う。このように形成された遮光構造部２０Ａ上に、図４（ｂ）に示すように透明基板３０Ａが設置される。
【００３７】
内部連通路２６Ａ、及び外部連通路２７Ａは、図４（ａ）に示すように、遮光構造部の上側主面に溝部を設けることにより形成している。透光孔２５の開口幅よりも狭くすることにより、外部からの塵や湿気が透光孔２５に入り込むのを抑制することができる。
【００３８】
光の通過する行路である透光孔２５Ａを空隙かつ密封構造とした場合、温度変化により透明基板とセンサ基板の距離が変化するなどにより、認証性能に影響を及ぼす恐れがある。本発明に係る撮像装置によれば、透光孔の空隙構造内のエアーが遮光構造部外まで移動可能な連通路を設けているので、内外の圧力差を一定に保つことができる。その結果、透明基板とセンサ基板の距離が変化したり、部材間の接合部が剥離したりする問題を避けることができる。また、遮光構造部の透光孔を空隙構造としているので、透明樹脂等を充填する場合に比して低コスト化を実現できる。
【００３９】
本実施形態１に係る遮光シート２０においては、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に透光孔２５がマトリックス状に配列されている。そして、互いに隣接する透光孔２５同士を碁盤目状に連結するように内部連通路２６がＸ軸方向、及びＹ軸方向に延在するように形成されている。また、図５（ａ）中の左上コーナー部に位置する透光孔２５Ｘは、遮光シート２０の側面２４に形成された入り口部２８まで連通する外部連通路２７が形成されている。
【００４０】
内部連通路２６及び外部連通路２７の溝の深さは、例えば、５〜２０μｍ程度である。また、断面積は、例えば、１０〜４００μｍ２程度である。透光孔２５の大きさに比して連通路の流路面積を小さくすることにより、より効果的に塵、埃、湿気などが混入するのを抑制することができる。また、内部連通路２６を碁盤目状に設けているので、流路面積を小さくしても、迅速に内外の圧力差などを均衡化することができる。内部連通路２６及び外部連通路２７は、本実施形態２においては、第２遮光層２２にパターン形成することにより得ている。詳しい製造方法については後述する。
【００４１】
外部連通路２７は、透光孔２５が設けられている領域の外側に区画される額縁領域２９において、外周部に沿うように延在されている。外部連通路２７の経路長を長くすることにより、塵やほこりが透光孔内部に入ることを効果的に抑制することができる。また、湿気等が透光孔２５内部に入り込み結露等が生じることを効果的に抑制することができる。
【００４２】
なお、塵や埃を効果的に防止するために、撮像装置を搭載する装置（例えば、後述する携帯電話機）の筺体内部であって、撮像装置の近傍に防塵シートや吸湿部を設けてもよい。これにより、透光孔２５内部に塵や埃が混入したり、水滴や結露が生じたりすることを相乗的に防止することができる。
【００４３】
本実施形態１によれば、透明基板３０とイメージセンサ１０の間に上述のような遮光シート２０を備えることにより、クロストークを効果的に抑制することができる。また、透光孔の空隙構造内のエアーが遮光構造部外まで移動可能な連通路を設けているので、内外の圧力差を一定に保つことができる。その結果、透明基板とセンサ基板の距離が変化したり、部材間の接合部が剥離したりする問題を避けることができる。その結果、認証制度が高く、信頼性の優れた撮像装置を提供することができる。また、遮光構造部の透光孔を空隙構造としているので、透明樹脂等を充填する場合に比して低コスト化を実現できる。
【００４４】
撮像装置を例えば携帯電話などのモバイル機器に搭載する場合、−２０℃〜６０℃程度の温度範囲において、生体認証を精度よく実行可能であることが必要となる。本実施形態に係る撮像装置によれば、空隙構造を有する透光孔のエアーが外部まで移動可能な連通路を設ける構造とすることにより、上述の効果が得られるので、特に携帯電話などのモバイル機器に好適に適用することができる。
【００４５】
また、本実施形態１に係る遮光構造は、予め平面内でシート厚が一定の遮光シートをラミネートにより積層しているので、膜厚の均一性を確保することができる。これにより、平面内での遮光層の層厚のばらつきに起因して、取得画像に部分的な輝度むらが生じることを抑制することができる。その結果、高品質の撮像装置を提供することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態１においては、黒色状の遮光シートを採用することにより、黒色メッキ又はエッチング等の工程数が不要となるため、金属板で遮光構造を形成する場合に比して、全体的に製造工程の簡略化を図ることができる。また、可撓性を有する遮光シートを用いることにより、金属の反りや突起などのようにイメージセンサ１０を傷つけるおそれもない。無論、遮光構造を構成する材料としては、遮光シートに限定されるものではなく、遮光特性を備えるように黒色メッキ等を施した金属等を含めた遮光材料により構成することができる。
【００４７】
また、本実施形態１では、遮光シート２０をイメージセンサ１０の保護層として機能させることで、イメージセンサ１０を機械的に保護することができる。
【００４８】
また、本実施形態１では、遮光層３３の層厚を薄く設定し、遮光シート２０の層厚を厚く設定する。また、遮光層３３に形成する開口ＯＰ１の開口幅を狭く設定し、遮光シート２０に形成する開口ＯＰ２の開口幅を広く設定する。これによって、遮光シート２０と遮光層３３全体で、層厚が厚く、かつ狭い開口を有する遮光構造を実現することができる。つまり、所望の特性を有し、かつ簡易に製造可能な遮光構造を形成できる。
【００４９】
なお、連通路の溝部の形成位置は、遮光構造部の上側主面側に設ける例に限定されず、下側主面側や積層体の間隙などに設けてもよい。また、内部連通路２６として、碁盤目状に配設された内部連通路の例について説明したが、透光孔２５の内部のエアーが外部まで移動可能な連通路であればよく、上記形態に限定されるものではない。また、外部連通路２７として、額縁領域２９に沿って経路長の長い連通路を形成する例について述べたが、必須の構成要件ではなく、用途やニーズに応じて適宜設定すればよい。例えば、塵や埃、若しくは湿気が問題とならない用途、若しくは、撮像装置を搭載する携帯電話機などの内部に防塵シートや吸湿手段が設けられている場合などは、このような構造としなくてもよい。
【００５０】
図６を参照してレンズアレイ基板３０の製造方法について説明する。
【００５１】
まず、図６（ａ）に示すように、上面にレンズ３２が形成された透明基板３１の背面（主面）に遮光層３３を通常の薄膜形成技術（スピンコート等）により形成する。なお、レンズ３２は、例えば、次のように成形される。透明基板３１に塗布されたエネルギー線硬化樹脂層（例えば、紫外線硬化樹脂等）に対して強度変調されたエネルギー線を照射し、樹脂層の未硬化部分を除去することでレンズ３２は成形される。
【００５２】
遮光層３３の層厚を、平面内で実質的に一定になるように制御する。遮光層３３の層厚を１０〜８０μｍ程度に設定する。一般的に、層厚が厚くなると層厚の制御が難しくなる。遮光層３３の厚みを薄く設定することによって、遮光層３３の厚みが平面内でばらつくことを効果的に抑制する。なお、平面内での遮光層３３の厚みのばらつきを防ぐことによって最終的にイメージセンサ１０で取得する画像の品質を向上させることができる。例えば、取得画像に部分的な輝度むらが生じることを抑制することができる。
【００５３】
次に、図６（ｂ）に示すように、フォトマスク９０を介して露光光を遮光層３３に対して照射する。
【００５４】
次に、図６（ｃ）に示すように、現像液で露光光が照射されなかった部分を除去する。遮光層３３は、ネガ型のレジストである。従って、露光光が照射されて変質した部分が残存し、露光光が照射されなかった部分が現像液によって除去される。無論、ポジ型のレジストを用いてもよい。
【００５５】
レンズアレイ基板３０は、このような手順によって製造される。露光及び現像工程を含むフォトリソグラフィー工程によって開口ＯＰ１を形成する。従って、各開口ＯＰ１の配置間隔を高精度に設定することができる。また、開口ＯＰ１の開口幅を面内で均一に設定することができる。遮光層３３の層厚は薄いため、図６（ａ）〜（ｃ）の工程が長時間化することはない。
【００５６】
図７乃至図９を参照して、撮像装置１５０の製造方法について更に説明する。
【００５７】
まず、図７（ａ）に示すように、ウェハー（基板）１０Ｗの上面に遮光シート２０を構成する第１遮光層２１をラミネートする。このラミネート工程によって、ウェハー１０Ｗ上に第１遮光層２１が配置され、第１遮光層２１がウェハー１０Ｗの上面に貼り合わされる。なお、ウェハー１０Ｗには、ダイシングによって個片化される前の複数のイメージセンサ（撮像素子）１０が形成されている。
【００５８】
ラミネートの具体的な方法は任意である。例えば、一対のロールでウェハー１０Ｗを弾性保持した状態でウェハー１０Ｗに第１遮光層２１をラミネートすると良い。ラミネート時のロール温度は、上下とも約１００℃に設定すると良い。
【００５９】
次に、図７（ｂ）に示すように、クロムなどからなるフォトマスク９０を介して露光光を第１遮光層２１に対して照射する。これによって、フォトマスク９０のマスクパターンに応じて第１遮光層２１は変質する。なお、第１遮光層２１は、平面内で実質的に一定の層厚を有するシート状の感光性レジスト層である。ここでは、第１遮光層２１は、ネガ型のアクリル系レジストである。フォトリソグラフィーによって第１遮光層２１に開口ＯＰ２を形成することによって、画素ＰＸに対する開口ＯＰ２の位置決めを±３μｍ程度で行うことができる。
【００６０】
次に、図７（ｃ）に示すように、現像液（例えば、１．０ｗｔ％炭酸ナトリウム）で第１遮光層２１をシャワー洗浄し、第１遮光層２１の未変質部分を除去する。これによって、第１遮光層２１は、フォトマスク９０のマスクパターンに応じてパターニングされる。また、第１遮光層２１は、複数のイメージセンサ１０に対応する部分に分割される。第１遮光層２１をフォトリソグラフィーでウェハー１０Ｗ上に形成することで、画素ＰＸに対して開口ＯＰ２を高精度に位置決めすることができる。
【００６１】
次に、図７（ｄ）に示すように、第１遮光層２１の上面に遮光シート２０を構成する第２遮光層２２を前述と同様にラミネートする。このラミネート工程によって、第１遮光層２１上に第２遮光層２２が配置され、第２遮光層２２がウェハー上に貼り合わされる。第２遮光層２２は、連通路をパターニングするための層である。第２遮光層２２は、透光孔２５の一部を形成すると同時に、内部連通路２６、外部連通路２７を形成するための層である。従って、所望とする連通路の深さになるような膜厚のラミネートシートを選定する。
【００６２】
次に、図８（ｅ）に示すように、透光孔と連通路の部分にクロムマスクが形成されたフォトマスク９１を介して第２遮光層２２を露光する。これによって、フォトマスク９１のマスクパターンに応じて第２遮光層２２は変質する。なお、第２遮光層２２は、前述の第１遮光層２１と同じものを用いたが、異なる材料としてもよい。
【００６３】
次に、図８（ｆ）に示すように、現像液（例えば、１．０ｗｔ％炭酸ナトリウム）で第２遮光層２２をシャワー洗浄し、第２遮光層２２の未変質部分を除去する。これによって、第２遮光層２２は、フォトマスク９１のマスクパターンに応じてパターニングされる。また、第２遮光層２２は、複数のイメージセンサ１０に対応する部分に分割される。第２遮光層２２をフォトリソグラフィーでウェハー１０Ｗ上に形成することで、画素ＰＸに対して開口ＯＰ２を高精度に位置決めすることができる。
【００６４】
次に、図８（ｇ）に示すように、接着シート５０を遮光シート２０上にラミネートする。なお、ラミネートする際のロール温度は、約１００℃に設定すると良い。このラミネート工程によって、遮光シート２０上に接着シート５０が配置され、両者が互いに貼り合わされる。なお、接着シート５０は、接着性を有するシート状の樹脂層である。ラミネート法によらず、スピンコート法等の他の薄膜形成技術で遮光シート２０上に接着シート５０を形成しても良い。
【００６５】
次に、図８（ｈ）に示すように、フォトマスク９２を介して露光光を接着シート５０に対して照射する。これによって、フォトマスク９２のマスクパターンに応じて接着シート５０は変質する。なお、接着シート５０は、平面内で実質的に一定の層厚を有するシート状のネガ型のレジストである。
【００６６】
次に、図９（ｉ）に示すように、現像液（例えば、１．０ｗｔ％炭酸ナトリウム）で接着シート５０をシャワー洗浄し、接着シート５０の未変質部分を除去する。これによって、接着シート５０は、フォトマスク９２のマスクパターンに応じてパターニングされる。そして、接着シート５０は、複数のイメージセンサ１０に対応する部分に分割される。
【００６７】
次に、図９（ｊ）に示すように、個々のイメージセンサ１０に対応づけて複数のレンズアレイ基板３０を、接着シート５０を挟んで、遮光シート２０上に載置する。この状態でこれらの積層体を加熱する。これによって、レンズアレイ基板３０を遮光シート２０に対して接着固定する。接着シート５０は、熱硬化型の接着剤からなる。まず１００℃で仮固定し、１５０℃で３時間の加熱処理を施すと良い。このようにして、ウェハー１０Ｗ、遮光シート２０、及びレンズアレイ基板３０の積層体が形成される。なお、ウェハー１０Ｗにアライメントマークを形成しておくことで、レンズアレイ基板３０の配置位置を制御すると良い。
【００６８】
次に、図９（ｋ）に示すように、ウェハー１０Ｗの露出面上に設定されたダイシングライン（切断予定ライン）に沿ってスクライブ（けがき線）を形成し、スクライブに沿って回転刃によりウェハー１０Ｗを切断する。これによって、複数の撮像装置１５０を得ることができる。切断対象物をウェハー１０Ｗに限定することによって、切断工程の負荷を低減することができる。また、レンズに対する開口ＯＰ１〜ＯＰ３及び画素ＰＸの位置ずれを抑制することができる。
【００６９】
図９の説明から明らかなように、本実施形態１では、個々のイメージセンサ１０に対応づけて、複数のレンズアレイ基板３０を遮光シート２０上に貼り合せ、レンズアレイ基板３０を遮光シート２０上に固定した後に、ウェハー１０Ｗをダイシングし、複数の撮像装置１５０を得る。ダイシング工程で発生したシリコン屑が、遮光シート２０に形成させた開口ＯＰ２に入りこむことを抑制することで、撮像装置１５０の製造歩留まりの劣化を効果的に抑制することができる。
【００７０】
本実施形態１に係る製造方法によれば、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィー工程により直接に透光孔２５、内部連通路２６及び外部連通路２７を形成しているので、製造工程を簡便化することができる。さらに、感光性樹脂として赤外線吸収層を用いているので、パターン形成後に黒色メッキ等を施す工程を省略できる。さらに、透光孔を空隙構造とすることにより、透明樹脂を充填する場合に比して、製造工程数を削減できる。その結果、低コスト化を実現することができる。
【００７１】
上述の説明から明らかなように、本実施形態１では、半導体ウェハー１０Ｗ上に直接的に遮光シート２０をラミネートし、両者を貼り合せる。遮光シート２０のシート厚は、予め実質的に平面内で一定となるように確保されている。これによって、イメージセンサ１０上に配置される遮光層の平面内の層厚ばらつきを効果的に抑制することができる。
【００７２】
また、遮光層３３の層厚を薄く設定し、遮光シート２０の層厚を厚く設定する。また、遮光層３３に形成する開口ＯＰ１の開口幅を狭く設定し、遮光シート２０に形成する開口ＯＰ２の開口幅を広く設定する。これによって、遮光シート２０と遮光層３３全体で、層厚が厚く、かつ狭い開口を有する遮光構造を実現することができる。つまり、所望の特性を有し、かつ簡易に製造可能な遮光構造を形成できる。
【００７３】
また、本実施形態１では、イメージセンサ１０に対して遮光シート２０を貼り合わせることによって両者を積層する。また、遮光シート２０に対してレンズアレイ基板３０を貼り合わせることによって両者を積層する。貼り合わせ技術の活用によって撮像装置１５０を簡易に製造することができ、撮像装置１５０の製造が長時間化してしまうことを抑制できる。本実施形態１においては、貼り合わせ技術及びラミネート技術を用いて遮光構造部を形成する例について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の製造方法を適用することができる。例えば、ラミネートに代えて、スピンコートにより第１遮光層２１、第２遮光層２２を其々積層するようにしてもよい。
【００７４】
また、本実施形態１においては、第２遮光層２２を積層してフォトリソグラフィー工程を行うことにより、内部連通路２６と外部連通路２７を形成する方法を説明したが、公知のハーフトーン露光技術やグレイトーン露光技術を適用して、１層の遮光層に透光孔と連通路を形成してもよい。この方法によれば、製造工程数を削減し、低コスト化を実現することができる。
【００７５】
また、本実施形態１においては、遮光構造部の部材として感光性樹脂を適用する例について説明したが、メッキ法などにより金属系材料からなる遮光構造部を形成してもよい。遮光機能を十分に果たすよう、必要に応じて黒色化処理を施す。
【００７６】
図１０及び図１１を参照して、生体認証装置１００（撮像装置１５０）が組み込まれる携帯電話（電子機器）の構成について説明する。
【００７７】
図１０に、携帯電話（移動体通信端末）６０を示す。携帯電話６０には、上述の生体認証装置（静脈認証装置）１００が組み込まれている。
【００７８】
図１０に示すように、携帯電話６０は、上側本体（第１部材）６１、下側本体（第２部材）６２、及びヒンジ６３を有する。上側本体６１と下側本体６２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ６３を介して連結される。上側本体６１と下側本体６２とはヒンジ６３によって開閉自在に構成される。上側本体６１と下側本体６２とが閉じた状態のとき、携帯電話６０は上側本体６１と下側本体６２とが重ね合わされた平板状の部材になる。
【００７９】
上側本体６１は、その内面に表示部６４を有する。表示部６４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話６０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。表示部６４の下には液晶表示装置が組み込まれている。
【００８０】
下側本体６２は、その内面に複数のボタン６５を有する。携帯電話６０の操作者は、ボタン６５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりし、携帯電話６０を意図したように操作する。携帯電話６０の操作者は、このボタン６５を操作することに基づいて、携帯電話６０内の生体認証装置１００の生体認証機能をオンさせたり、オフさせたりする。
【００８１】
図１１に、携帯電話６０の前面（上面）の構成を示す。図１１に示すように、上側本体６１の前面には、表面領域Ｒ８０、および表示領域Ｒ９０が配置される。
【００８２】
表面領域Ｒ８０上には、図１１に模式的に示すように、ヒト（被検体）の指２００が載せられる。表面領域Ｒ８０の下には、上述の撮像装置１５０が組み込まれる。表示領域Ｒ９０には、文字（時間、動作状態、着信相手名など）が表示される。表示領域Ｒ９０の下には、液晶表示装置が組み込まれる。
【００８３】
最後に図１２、１４を参照して、生体認証装置１００の構成及び動作について概略的に説明する。
【００８４】
図１２に示すように、生体認証装置１００は、処理部８１、認証実行部８２、記憶部８４、光源８５、及び静脈像取得部８６を有する。なお、光源８５は、光源１１０に相当する。静脈像取得部８６は、撮像装置１５０に相当する。
【００８５】
生体認証装置１００は、静脈像取得部８６及び光源８５がインターフェイスに接続された通常のコンピュータを含んで形成される。なお、生体認証装置１００は、図１２に示す構成に限定されるべきものではない。
【００８６】
生体認証装置１００は、図１３に示すように動作する。
【００８７】
初期状態のとき、生体認証装置１００が組み込まれた携帯電話６０は非動作状態にある。
【００８８】
まず、携帯電話６０の生体認証機能が活性化される（Ｓ１１）。なお、生体認証機能を活性化させる具体的な方法は任意である。例えば、操作者の指がカバー板の前面上に載置されたとき、静電容量センサに検出信号を出力させる。静電容量センサの出力信号は、フレキシブル配線を介して処理部８１に接続される。処理部８１は、静電容量センサからの検出信号に基づいて、光源８５を駆動し、静脈像取得部８６に静脈像を取得させる。
【００８９】
次に、像の読出しを実行する（Ｓ１２）。処理部８１は、静脈像取得部８６に対して取得像の出力を指示する。静脈像取得部８６は、処理部８１の読出指示に基づいて取得像データをバスに出力する。
【００９０】
次に、処理部８１は、バスを介して入力した取得像データに対して画像処理を実行する（Ｓ１３）。
【００９１】
次に、認証実行部８２は認証を実行する（Ｓ１４）。認証実行部８２は、処理部８１から出力された認証用画像と記憶部８４に予め登録された静脈像画像とに基づいて生体認証を実行する。例えば、認証実行部８２は、両画像間で静脈の分岐態様がＮ（Ｎ：２以上の自然数）箇所以上で一致していれば認証成功と判定し、両画像間で静脈の分岐態様が一致する箇所がＮ箇所未満であれば認証失敗と判定する（Ｓ１５）。なお、認証の具体的な方法は画像処理方法に依存するため、上述の例に限定されるべきものではない。
【００９２】
認証成功の場合、生体認証装置１００が組み込まれた携帯電話の機能が活性化される（Ｓ１６）。そして、携帯電話は、通常の動作状態に復帰する。なお、認証失敗の場合、生体認証装置１００が組み込まれた携帯電話は非動作状態を維持する。
【００９３】
このようにして、生体認証装置１００が携帯電話に組み込まれることによって、携帯電話のセキュリティー性能が飛躍的に向上する。
【００９４】
［第２実施形態］
次に、上記実施形態１とは異なる遮光構造の例について説明する。なお，以降の説明において，上記実施形態１と同一の要素部材は，同一符号を付し，適宜その説明を省略する。また，上記実施形態１と同様の点については適宜説明を省略し，異なる点について詳述する。
【００９５】
本実施形態２に係る撮像装置は，以下の点を除く基本的な構成は上記実施形態１に係る撮像装置と同じある。すなわち、上記実施形態１に係る遮光シート２０は、外部連通路２７が１つであったのに対し、本実施形態２に係る遮光構造部は、外部連通路２７ａが２つ配設されている点において相違する。
【００９６】
図１４に、本実施形態２に係る撮像装置の遮光構造の模式的平面図を示す。図１４に示すように、本実施形態２の遮光シート２０ａは、透光孔２５ａ、内部連通路２６、２つの外部連通路２７ａにより構成されている。
【００９７】
本実施形態２に係る遮光構造によれば、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、外部連通路２７ａを２つ備えているので、遮光構造部の内外の圧力差をより迅速に均衡化することができる。
【００９８】
なお、上記実施形態においては、生体情報として静脈像を用いる例について述べたが、それ以外の生体情報についても適用可能である。また、遮光構造部は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置１００の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の部分的な断面構成を示す模式図である。
【図４】本発明の遮光構造部の連通路を説明するための模式的斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る遮光構造部の連通路を説明するための模式的斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置が組み込まれる携帯電話の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る折りたたまれた状態の携帯電話の上面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置のシステム構成を示す概略的なブロック図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る遮光構造を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０    イメージセンサ
１０Ｗ    ウェハー
１１    半導体基板
１２    配線層
１２ａ    遮光層
２０    遮光構造部
２１    第１遮光層
２２    第２遮光層
２４    側面
２５    透光孔
２６    内部連通路
２７    外部連通路
２８    入り口部
２９    額縁領域
３０    レンズアレイ基板
３１    透明基板
３２    レンズ
３３    遮光層
５０    接着シート
６０    携帯電話
６１    上側本体
６２    下側本体
６３    ヒンジ
６４    表示部
６５    ボタン
８１    処理部
８２    認証実行部
８４    記憶部
８５    光源
８６    静脈像取得部
１５０    撮像装置
【図１】
2010092356.tif 000003
【図２】
2010092356.tif 000004
【図３】
2010092356.tif 000005
【図４】
2010092356.tif 000006
【図５】
2010092356.tif 000007
【図６】
2010092356.tif 000008
【図７】
2010092356.tif 000009
【図８】
2010092356.tif 000010
【図９】
2010092356.tif 000011
【図１０】
2010092356.tif 000012
【図１１】
2010092356.tif 000013
【図１２】
2010092356.tif 000014
【図１３】
2010092356.tif 000015
【図１４】
2010092356.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月20日(2008.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
遮光層３３の層厚を、平面内で実質的に一定になるように制御する。一般的に、層厚が厚くなると層厚の制御が難しくなる。遮光層３３の厚みを薄く設定することによって、遮光層３３の厚みが平面内でばらつくことを効果的に抑制する。なお、平面内での遮光層３３の厚みのばらつきを防ぐことによって最終的にイメージセンサ１０で取得する画像の品質を向上させることができる。例えば、取得画像に部分的な輝度むらが生じることを抑制することができる。