(57)【要約】【課題】ＳＯＧ形成プロセスに起因するワイヤグリッドの腐蝕防止のみならず、製品完成後にも高い信頼性が得られると共に、平坦性の改善で高精度であり、加工ばらつきの小さい積層構造を高歩留まりで得られる光学フィルタを提供すること。【解決手段】使用帯域の光に対して透明な基板１０と、該基板１０上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層１１と、該偏光フィルタ層１１を覆う無機材料が充填されてなる無機材料充填層１２を介して、当該偏光フィルタ層１１の上に設けられ、透過波長帯域の異なる複数の分光フィルタパターンを有する分光フィルタ層１３と、をこの順に備え、前記偏光フィルタ層１１は、前記使用帯域の光の波長よりも小さい周期で形成されたワイヤグリッド構造を有し、前記無機材料充填層１２が形成される前に予め酸化物で被覆されていることを特徴とする。【選択図】図９
2014077972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用帯域の光に対して透明な基板と、
該基板上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層と、
該偏光フィルタ層を覆う無機材料が充填されてなる無機材料充填層を介して、当該偏光フィルタ層の上に設けられ、透過波長帯域の異なる複数の分光フィルタパターンを有する分光フィルタ層と、をこの順に備え、
前記偏光フィルタ層は、前記使用帯域の光の波長よりも小さい周期で形成されたワイヤグリッド構造を有し、前記無機材料充填層が形成される前に予め酸化物で被覆されていることを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記酸化物は、ＳｉＯ２あるいはＺｒＯ2、またはＡｌ2Ｏ3及びＺｒＯ2の積層構造であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記無機材料充填層は、ＳｉＯ2膜、またはＳｉＯ2膜及びＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）層の積層であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記無機材料充填層は、研磨により平坦化されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記偏光フィルタ層と前記分光フィルタ層との界面には、無機単層膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学フィルタ。
【請求項６】
撮像レンズと、
複数の画素アレイを有し、前記撮像レンズより入光する光を受光する撮像素子と、
前記撮像レンズと前記撮像素子との間に設けられた光学フィルタと、を具備する撮像装置であって、
前記光学フィルタは請求項１乃至５のいずれかに記載の光学フィルタであることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
使用帯域の光に対して透明な基板上に、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層を形成し、
次いで、該偏光フィルタ層を覆う無機材料が充填されてなる無機材料充填層を形成した後、該無機材料充填層を介して、当該偏光フィルタ層の上に、透過波長帯域の異なる複数の分光フィルタパターンを有する分光フィルタ層を形成する光学フィルタの製造方法であって、
前記偏光フィルタ層は、前記使用帯域の光の波長よりも小さい周期で形成されたワイヤグリッド構造を有し、
前記無機材料充填層を形成する前に、前記偏光フィルタ層を予め酸化物で被覆することを特徴とする光学フィルタの製造方法。
【請求項８】
前記酸化物は、ＳｉＯ２あるいはＺｒＯ2、またはＡｌ2Ｏ3及びＺｒＯ2の積層構造であることを特徴とする請求項７に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項９】
前記無機材料充填層は、ＳｉＯ2膜、またはＳｉＯ2膜及びＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）層の積層であることを特徴とする請求項７または８に記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１０】
前記無機材料充填層を形成した後に、研磨による平坦化を行うことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の光学フィルタの製造方法。
【請求項１１】
前記偏光フィルタ層と前記分光フィルタ層との界面に、無機単層膜を形成することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の光学フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタ及び該光学フィルタを備える撮像装置、並びに光学フィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでは、単体ワイヤグリッド（ＷＧ）について開発を行ってきた。広い波長帯域で利用できる偏光素子として、金属の細線がグレーティング状に配列された構造を持つワイヤグリッド素子が利用されている。ワイヤグリッド素子は、金属細線の高さ分の厚みがあれば機能を発現できるため薄型化が容易、無機材料を利用しているため温度変化に強い、等の特徴がある。
【０００３】
ワイヤの配列周期によって利用できる波長範囲が決定されるため、従来は赤外線用の偏光素子として利用されていたが、近年のナノ加工技術の発展により可視光領域で利用可能なワイヤグリッド素子が開発されるようになり、高温にさらされるプロジェクター用途等への応用が検討されている。可視光用のワイヤグリッド素子は、配列周期１５０ｎｍ程度で、線幅７０ｎｍ程度、高さ２００ｎｍ程度の矩形の断面構造が必要とされ、金属材料としては高い偏光特性が得られる純アルミニウムＡＬ、加工手段として主に、フォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ等のナノレジストパターン形成技術と、異方性ドライエッチング技術が用いられている。
【０００４】
ワイヤグリッドを用いた応用素子として、ワイヤグリッド上にカラーフィルタ（ＣＦ）を積層した素子の開発が近年行われている。偏光機能を持つワイヤグリッドと分光機能を持つカラーフィルタを積層することにより、輝度情報、分光情報、および偏光情報の光の３成分の情報を画像出力可能な撮像装置、及び撮像装置を用いて車両周辺情報を取得してヘッドライトやワイパーなどを制御する撮像ユニットに応用される。ワイヤグリッドとカラーフィルタを積層する技術としては、ワイヤグリッド上にＳＯＧ層（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）を形成し、ワイヤグリッド間の充填及びワイヤグリッド上に平坦化層を形成し、その上にカラーフィルタを形成するものがある。このＳＯＧ層は、充填及び平坦化が同時に行える手法としてよく用いられている。
【０００５】
ところで、ＳＯＧ形成プロセスは、シリカ粒子が分散された溶媒をスピンコートした後、ベークし溶媒を揮発させて充填性と平坦性を満たす膜を形成している。しかしながら、シリカ粒径による充填性の限界や光学特性（透過率）の劣化がある。
それゆえ、ＳＯＧ形成工程中によるワイヤグリッドへのダメージや、ＳＯＧ形成後もＳＯＧ層中やＳＯＧを通気した水分によるワイヤグリッドの腐蝕の懸念がある。また、平坦化についても限界があり、ある程度の段差は発生する。ＳＯＧを厚くしていけば、段差を小さくしていけるが、ＳＯＧを厚くすると、平面度劣化、クラックの発生、透過率の低下などのデメリットが発生する。
【０００６】
ここで、特許文献１（特開２００６−５０７５１７号公報）には、腐食防止のために、ＡＬワイヤグリッドの側面に、アミノホスホネートなどの単分子膜を形成し、腐食防止効果をもたらすという報告がある。しかしながら、単分子膜形成は容易な技術ではなく、必ずしも面内に均一に形成されず、歩留まり低下が懸念される。また、単分子膜として、新たにアミノホスホネート等を利用することによる材料のコストが増加する。
【０００７】
また、特許文献２（特開２００７−８６７２０号公報）には、輝度画像と偏光画像が撮像可能な撮像装置が開示されている。その構成は、輝度画像と被写体の部分偏光の画像を同時に取得するため複数の異なる偏光主軸を有するパターン化偏光子が撮像素子に空間的に配置されている。パターン化偏光子としては、フォトニック結晶や構造複屈折波長板アレイが利用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、ＳＯＧ形成プロセスに起因するワイヤグリッドの腐蝕防止のみならず、製品完成後にもより高い信頼性が得られると共に、平坦性の改善で高精度であり、加工ばらつきの小さい積層構造を高歩留まりで得られる光学フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、上記課題を解決するための本発明に係る光学フィルタは、使用帯域の光に対して透明な基板１０と、該基板１０上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層１１と、該偏光フィルタ層１１を覆う無機材料が充填されてなる無機材料充填層１２を介して、当該偏光フィルタ層１１の上に、透過波長帯域の異なる複数の分光フィルタパターンを有する分光フィルタ層１３と、をこの順に備え、前記偏光フィルタ層１１は、前記使用帯域の光の波長よりも小さい周期で形成されたワイヤグリッド構造を有し、前記無機材料充填層１２が形成される前に予め酸化物で被覆されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い信頼性が得られると共に、平坦性の改善で高精度であり、加工ばらつきの小さい積層構造を高歩留まりで得られる光学フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る撮像装置の主要部の一実施の形態における構成を示す概略図である。
【図２】図１のセンサ基板の拡大図である。
【図３】光学フィルタと画素センサの画素の配置関係を示す模式図である。
【図４】ワイヤグリッドの断面構造の一例を示す写真である。
【図５】本発明で用いられるカットフィルタの一例における波長に対する透過率特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）本発明に係る光学フィルタにおけるＷＧ／ＳＯＧ層／フィルタ層の構成を示す概略断面図である。（ｂ）本発明に係る光学フィルタにおけるＷＧ／ＳＯＧ層／フィルタ層の構成を示す概略斜視図である。
【図７】本発明に係る光学フィルタにおけるワイヤグリッドの構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明に係る光学フィルタにおけるＷＧ／ＳＯＧ層の構成を示す概略断面図である。
【図９】本発明に係る光学フィルタにおけるＷＧ／ＳＯＧ層断面のＳＥＭ写真である。
【図１０】本発明に係る光学フィルタの製造方法におけるＷＧ／ＳＯＧ層／フィルタ層の製造フローを示す図である。
【図１１】本発明に係る光学フィルタにおけるＷＧ／ＳＯＧ層／フィルタ層（レジスト）の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る光学フィルタは、光学フィルタは、使用帯域の光に対して透明な基板１０と、該基板１０上に設けられ、透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光フィルタ層１１と、該偏光フィルタ層１１を覆う無機材料が充填されてなる無機材料充填層１２を介して、当該偏光フィルタ層１１の上に設けられ、透過波長帯域の異なる複数の分光フィルタパターンを有する分光フィルタ層１３と、をこの順に備え、前記偏光フィルタ層１１は、前記使用帯域の光の波長よりも小さい周期で形成されたワイヤグリッド構造を有し、前記無機材料充填層１２が形成される前に予め酸化物で被覆されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、ＷＧ（ワイヤグリッド；偏光フィルタ層）／ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ；無機材料充填層）／ＣＦ（カラーフィルタ；分光フィルタ層）の積層構造において、ワイヤグリッドはＳＯＧ層形成前に予め酸化物で被覆されているので、保護層として機能する。このため、ウエットプロセスであるＳＯＧ形成工程中によるＷＧへのダメージ発生を防止することができる。また、ＳＯＧ形成後も、ＳＯＧ層中やＳＯＧ層を通気した水分によるＷＧの腐蝕を防止することができる。
【００１４】
また、本発明ではＳＯＧ形成後にＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）を用いて、研磨による平坦化を行うことが好ましい。
ワイヤグリッド上部にはＳＯＧとは異なる酸化物が形成されているので、ＳＯＧ研磨のストッパー構造の役割がある。このため、その後に積層して形成される、ＣＦ（多層膜、レジスト）を高精度で形成することができる。また、ＷＧ上部にはＳＯＧとは異なる酸化物が形成されているので、ＳＯＧ研磨のストッパー構造になり、ＳＯＧ研磨の終点規定、Ａｌが研磨されることの防止になる。
【００１５】
さらに、ＷＧ上部の酸化物がＳｉＯ２であれば厚みを厚く作製できるため、ＳＯＧ研磨のストッパー構造としての効果を高めることができるため好ましい。
【００１６】
ここで、ＳＯＧはシリカが凝集したものであり、エッチングレートが速く、また通気性、通水性の問題が懸念される。その為、本発明ではワイヤグリッド基板とその上に形成するカラーフィルタとの界面には、緻密な無機単層膜（例えばＳｉＯ２）を形成することが好ましい。ＳｉＯ２等の無機単層膜はＳＯＧよりもエッチングレートが遅いので、ＳｉＯ２を適切な厚さに設計し、ＣＦをエッチング加工する際のオーバーエッチングがＳＯＧまで到達しないようにすれば、面内ばらつきが低減でき、ＷＧへのダメージも発生しない。大面積のウエハ一括加工に対する加工ばらつきを低減することができる。また、界面に緻密なＳｉＯ２が存在することにより、ＳＯＧの吸湿や通気性、通水性によるＷＧの腐蝕を抑え、より高い信頼性を確保できる。
【００１７】
次に、本発明に係る光学フィルタ及び該光学フィルタを備える撮像装置、並びに光学フィルタの製造方法についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１８】
≪撮像装置の全体構成≫
図１に撮像装置２０１の構成を示す。撮像装置は撮像レンズ２０４、光学フィルタ２０５、撮像素子２０６を含むセンサ基板６０１、信号処理部６０２から構成される。
被検物からの光は撮像レンズ２０４を通り、光学フィルタ２０５を透過して撮像素子２０６で電気信号に変換される。信号処理部６０２では、撮像素子２０６から出力される電気信号を入力し、後述する輝度情報や分光情報や偏光情報などの画像信号を生成する。そして、撮像装置２０１は、画像データとして、撮影した画像の画素毎の明るさ（輝度）を示すデジタル信号を、画像の水平・垂直同期信号とともに後続の出力機器へ出力する。
【００１９】
図２はセンサ基板部の拡大図である。撮像素子２０６は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを受光素子であり、画素ごとにフォトダイオードが２次元画像を構成するべくアレイ配置されたものである。フォトダイオードの表面にはマイクロレンズが形成されておりフォトダイオードとしての集光効率を上げている。このような撮像素子は、ワイヤボンディングなどの手法によりＰＷＢ（printed wiring board）基板２０２に接合されてなり、信号処理部６０２に情報を伝達する。そしてこのようなセンサ基板６０１の前段に光学フィルタ２０５が配置されてなる。撮像素子２０６のマイクロレンズ２０６ａ側の面には光学フィルタ２０５が近接配置される。
【００２０】
光学フィルタ２０５と撮像素子２０６とはＵＶ接着剤で接合してもよいし、撮影に用いる有効画素範囲外をスペーサなどで支持した状態で有効画素外の四辺領域でＵＶ接着や熱圧着してもよい。
【００２１】
［フィルタ部構成：領域分割パターン］
光学フィルタ２０５の撮像素子２０６側の面には、領域分割されたパターンが形成されてなり、例えば図３のようにフォトダイオード１個ごと、すなわち１画素ごとに応じた市松状のパターンが撮像素子の画素に一致するように配置されてなる。
光学フィルタ２０５と撮像素子２０６との間に空隙がある構成としてもよいが、光学フィルタ２０５を撮像素子２０６に密着させる構成とした方が、光学フィルタ２０５上の領域の境界と、撮像素子２０６上の領域の境界を一致させやすくなる。
領域分割された各パターンは後述する各種アプリケーションに応じて、輝度情報・偏光情報・分光情報の所謂、光の３成分を適宜調整して出力するように偏光フィルタや分光フィルタや光量調整フィルタが画素単位で形成されている。
なおここでは、撮像素子としてはモノクロ画像用撮像素子を前提にして説明する。またカラー用撮像素子を用いてもよく、カラー用撮像素子を用いる場合は、撮像素子の各画素に付属するカラーフィルタの特性に応じて光学フィルタの各パターンの透過特性を調整してやればよい。
これらの画素単位の異なる情報から、後述する各種画像が形成される。このような画像形成はカメラ内部の信号処理部６０２で行われる。
【００２２】
［フィルタ部構成：各層詳細］
以降、無機材料充填層にＳＯＧ層のみを採用した場合を例にとり、説明する。
光学フィルタ２０５の撮像素子２０６側の面２０５ｂには、基板上に偏光フィルタ層、ＳＯＧ層、分光フィルタ層の順に各層が形成されてなる。基板、並びに偏光フィルタ層、ＳＯＧ層（無機材料充填層）及び分光フィルタ層の各層の構成について説明する。
【００２３】
＜基板１０＞
基板１０は、使用帯域の光（本実施形態では可視光域）に対して透明な（透過する割合が高いほど好ましい）材料、例えば、ガラス、サファイア、水晶などで構成されている。
本実施形態では、ガラス、特に、安価で、また耐久性もある石英（屈折率１．４６）やテンパックスガラス（屈折率１．５１）が用いられている。
【００２４】
＜偏光フィルタ層（ワイヤグリッド）１１＞
・ワイヤグリッド偏光子
上述したような透過偏光軸が異なる複数の偏光子パターンを有する偏光子としては、ワイヤグリッド偏光子で形成されてなる。
ワイヤグリッドは、アルミなどの金属で構成された導電体線が特定のピッチで格子状に配列されてなるものであり、そのピッチが入射光（例えば、可視光の波長４００ｎｍから８００ｎｍ）に比べてかなり小さいピッチ（例えば、２分の１以下）であれば、導電体線に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射し、導電体線に対して垂直な電場ベクトル成分の光をほとんど透過させるため、単一偏光を作り出す偏光子として使用できる。
なおワイヤグリッド偏光子においては、金属ワイヤ断面積が増加すると、消光比が増加すること、更に周期幅に対する所定の幅以上の金属ワイヤでは透過率が減少する。また、金属ワイヤの長手方向に直交する断面形状がテーパ形状であると、広い帯域において透過率、偏光度の波長分散性が少なく、高消光比特性を示す。
図４はワイヤグリッドの断面構造の一例を示す写真である。溝方向の偏光方向の光が入射したときは遮光し、溝と直交する方向の偏光方向の光が入射したときは透過する。
【００２５】
・ワイヤグリッド偏光子の効果
本実施の形態ではワイヤグリッド構造を選択しているため、以下のような効果を奏する。
ワイヤグリッド構造は、よく知られる半導体プロセス、すなわちアルミ薄膜を蒸着した後にパターニングを行いメタルエッチングなどの手法によりワイヤグリッドのサブ波長凹凸構造を形成すればよい。よって、撮像素子の画素サイズ相当（数ミクロンレベル）で偏光子の方向を調整することが可能であるため、本実施の形態のような画素単位で透過偏光軸が選択できる。
またワイヤグリッド構造は上述のとおり、アルミなどの金属で作製されるため、耐熱性に優れるため、車載用途には好適な偏光子の方式である。
【００２６】
＜無機材料充填層（ＳＯＧ層）１２＞
・ＳＯＧ層構成
使用帯域の光に対して透明な基板と、基板上で直線状に延びたワイヤグリッドの凸部は使用帯域の光の波長よりも小さいピッチで配列されている。そのアルミ凸部の間には基板よりも屈折率の低いか同等の無機材料が充填された充填部が形成されてなる。この充填部はワイヤグリッド構造の凸部も覆うように形成されてなる。
【００２７】
・ＳＯＧ層材料
ＳＯＧ層の形成材料としては、偏光子の偏光特性を劣化させないために、その屈折率が空気の屈折率＝１に極力近い低屈折率材料であることが好ましい。例えば、セラミックス中に微細な空孔を分散させて形成してなる多孔質のセラミックス材料が好ましく、ポーラスシリカ（ＳｉＯ２）、ポーラスフッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、ポーラスアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などが挙げられる。また、これらの低屈折率の程度はセラミックス中の空孔の数や大きさ（ポーラス度）によって決まるものである。このうち、とくに基板１１に主成分がシリカの水晶やガラスからなる場合にはポーラスシリカ（ｎ＝１．２２〜１．２６）であれば、基板１１よりも屈折率が小さくなり好適である。
【００２８】
・ＳＯＧ層形成方法
このＳＯＧ層の形成方法としては、無機系塗布膜（ＳＯＧ：Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）生成方法を用いればよい。すなわち、シラノール［Ｓｉ（ＯＨ）4］をアルコールに溶かした溶剤を基板上にスピン塗布し、その後に熱処理によって溶媒成分を揮発させ、シラノール自体を脱水重合反応させるような経緯で形成される。
【００２９】
・ＳＯＧ層の効果
偏光フィルタ層がサブ波長サイズのワイヤグリッド構造であるため、ＳＯＧ層の上に形成される分光フィルタ層に比べ強度的には弱い。とくに光学フィルタ２０５は、撮像素子２０６に密着配置することが望まれるため、そのハンドリングにおいては光学フィルタと撮像素子面が接触する可能性もあるが、強度的に弱い偏光フィルタ層はＳＯＧ層で保護されているため、ワイヤグリッド構造を損傷することなく光学フィルタを実装できる。ＳＯＧ層を設けることによりワイヤグリッド部への異物進入も抑制できる。
ワイヤグリッドの凸部の高さは一般に使用波長の半分以下で構成される。一方、分光フィルタは使用波長同等から数倍の高さとなり、かつ厚みを増すほど遮断波長での透過率特性を急峻に出来る。
【００３０】
＜分光フィルタ１３構成＞
・分光フィルタの膜構成
分光フィルタは多層膜構造によって作製できる。多層膜構造とは、高屈折率と低屈折率の薄膜を交互に多層重ねた波長フィルタのことを指す。光の干渉を利用することで分光透過率を自由に設定でき、薄膜を多数層重ねることで、特定波長に対して１００％近い反射率を得ることもできる。
【００３１】
例えば、赤色成分以外の波長帯域の光を反射させる。撮像する画像の波長範囲が略可視光であるため、可視光の範囲に感度を有する撮像素子を選択し、多層膜の波長範囲としては赤色成分として、例えば波長：λが６００ｎｍ以上の光を透過し、それ以外の波長は反射するようなカットフィルタ（例えば、図５に示すような波長に対する透過率特性を備えるカットフィルタ）を形成すればよい。
【００３２】
この場合のカットフィルタとしては、よく知られる、基板／（０．１２５Ｌ０．２５Ｈ０．１２５Ｌ）ｐ／媒質Ａ、のような構成で多層膜を作製すればよい。ここで０．１２５Ｌは低屈折率材料（例えばＳｉＯ２）の膜厚表記方法でｎｄ／λでｎは屈折率、ｄは厚み、λはカットオフ波長であり、０．１２５Ｌは１／８波長の光路長となるような膜厚を意味する。同様に０．２５Ｈは１／４波長分の膜厚となるように高屈折率材料（例えばＴａ２Ｏ５）を積層することを意味する。さらにｐは、このペアを複数層繰り返すことを意味し、ｐが多いほどリップルなどの影響を抑制できる。また媒質Ａとは空気や、撮像素子と密着接合するための接着剤を意図する。また、基板とはここではＳＯＧ層を意図する。
【００３３】
・領域分割フィルタの作製方法
領域分割型の分光フィルタはガラス平板上に多層膜を形成する。多層膜形成方法としてはよく知られる蒸着などの方法を用いればよい。続いて凹凸断面構造を形成する。凹部、すなわち多層膜構造を除く方法としては、従来のフォトリソ及びドライエッチング法やリフトオフ法を利用すればよい。リフトオフ加工法は、目的とするパターンの逆パターンを、基板上に金属、フォトレジストなどで構成し、目的薄膜を蒸着後、不用部分をフォトレジストと共に除去し目的とするパターンを残す方法である。
【００３４】
・多層膜を用いた分光フィルタ層の効果
本実施の形態では多層膜を用いて分光フィルタ層を形成してなる。このような多層膜を用いれば、任意の分光輝度特性を得ることができる。一般にカラーセンサなどに用いられるカラーフィルタはレジスト剤によって形成されているが、このようなレジスト剤では多層膜に比べ分光輝度特性のコントロールが困難である。本実施の形態では多層膜を用いて分光フィルタ層を形成してなるため、テールランプの波長に最適化された分光フィルタ層を形成することが可能となる。
【００３５】
本発明において、ワイヤグリッド１１／ＳＯＧ層１２／フィルタ層１３の一連の作製プロセスの中で、ワイヤグリッドに関しては、以下の特徴を有する。
即ち本発明において、ワイヤグリッド１１はＳＯＧ層１２形成前に予め酸化物で被覆されている。本実施の形態では、ワイヤグリッドの上部１１ａ（ＳＯＧ層側）を珪素酸化物（ＳｉＯ２）、側面１１ｂをアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）で被覆した構成を例示している。
ただし、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、後付の保護層として、例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によるＺｒＯ2膜がより高い信頼性（防湿性）が得られるものとして挙げられる。また、それらが合算した構成になっていても良い。
このとき、ＺｒＯ2膜は光学的には透過率で劣るが、５ｎｍ程度の膜厚で良いので、それほど大きな問題ではない。よって、光学特性及び信頼性の両観点からは、ＺｒＯ2膜の膜厚は、５ｎｍ以下が好ましい。
【００３６】
このワイヤグリッドの特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
図６（ａ）および図６（ｂ）に標準的なワイヤグリッドの製造プロセスで作製したワイヤグリッドを用いたワイヤグリッド／ＳＯＧ層／フィルタ層の模式図を示している。ワイヤグリッドは、透明基板（厚さ０．６ｍｍ）上にワイヤグリッドとなるアルミニウム膜２００ｎｍをスパッタリング等で成膜した後、レジストにてナノパターン（周期は１５０ｎｍ）を形成する。次に、形成されたレジストパターンをマスクとして、塩素系のガスを用いて、アルミニウム膜の異方性ドライエッチングを行い、形成される。
【００３７】
図７（ａ）に本発明の実施の形態である、ワイヤグリッドの上部１１ａを珪素酸化物（ＳｉＯ２）、側面１１ｂをアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）で被覆した構成のワイヤグリッド断面の模式図を示す。図６（ａ）および図６（ｂ）の標準的なワイヤグリッドの製造プロセスと違い、アルミ膜をドライエッチングするマスクをレジストではなく、珪素酸化物（ＳｉＯ２）を用いている。最終的にはこの珪素酸化物（ＳｉＯ２）を残して、保護層の役目を持たせている。
【００３８】
アルミニウムと珪素酸化物（ＳｉＯ２）は連続成膜できることから、アルミニウムを大気にさらす工程を極力減らすことができる。また、アルミニウム酸化物に関しては、アルミニウムのドライエッチング工程と連続して、エッチング箇所を大気にさらす前に酸素プラズマなどの簡易なプロセスにより形成できる。したがって、本構成では、新たに保護膜材料を用意するなどのプロセスは不要であり、コストの増加に繋がらないという利点がある。
【００３９】
その他の実施の形態として、図７（ｂ）および図７（ｃ）に後付の保護層１１ｃを形成した例を示す。後付の保護層１１ｃとしては、ＡＬＤ法によるＺｒＯ2膜がより高い信頼性（防湿性）が得られるため、Ａｌ2Ｏ3よりもＺｒＯ2の方が好ましい。ＺｒＯ2は光学的には透過率で劣るが、５ｎｍ以下の膜厚で良いので、それほど大きな問題とはならない。
この二例の構造では、図７（ａ）に示した構造に比べてＷＧ全面を同一膜で被覆することができるので、より信頼性が向上する。工程が増加するデメリットがあるが、車載用等のより高い信頼性が要求されるものに対しては、有効である。
【００４０】
また、後付の保護層１１ｃの場合は全面に形成されるので、あらかじめ形成されている上部のＳｉＯ2膜（１１ａ）はあってもなくてもどちらでも良い。なお、図７（ｂ）に示す例ではＳｉＯ2からなる偏光フィルタ上部１１ａ、Ａｌ2Ｏ3からなる偏光フィルタ側面１１ｂを有し、図７（ｃ）に示す例ではこれらを有しない構造であり、ワイヤグリッド１１に直接ＺｒＯ2からなる後付の保護層１１ｃが設けられている。
【００４１】
図８（ａ）に本発明のワイヤグリッド１１／ＳＯＧ層１２断面の模式図を示している。ＳＯＧ層１２を形成しただけでは、多少なりとも図８（ａ）に示されるような段差が生じる。
【００４２】
その他の実施の形態として、図８（ｂ）および図８（ｃ）にＡＬＤ法によるＳｉＯ2膜を無機材料充填層として形成した実施の形態を示す。
無機材料充填層がＳＯＧ層の場合は、ＷＧのギャップの埋め込みと平坦化を同時に行えるため好ましい。但し、ＳＯＧ層は２０ｎｍ程度の粒径のシリカの集合体なので、埋め込み性に限界があることと、散乱等により光学特性（透過率）が劣るという問題も抱えている。
一方、ＡＬＤ法によるＳｉＯ2膜は原子レベルで成膜が可能で、埋め込み性が良く、光学特性も良い。但し、厚膜化と平坦化は困難なので、これらが必要な場合は、ＳＯＧ層との積層構造が好ましい。
【００４３】
図８（ｂ）に示す実施の形態では、図８（ａ）に示す実施の形態のＳＯＧ層１２の形成の前にＡＬＤ法によるＳｉＯ2膜１１ｄを全面（上面側）に形成し、その上にＳＯＧ層１２を積層した構成となっている。
【００４４】
図８（ｃ）に示す実施の形態では、図８（ｂ）に示す実施の形態のＡＬＤ法によるＳｉＯ2膜１１ｄの形成の前にＺｒＯ2からなる後付の保護層１１ｃを全面（上面側）に形成し、その上にＳｉＯ2膜１１ｄ、ＳＯＧ層１２を順に積層した構成となっている。
【００４５】
図９には実際の本発明のワイヤグリッド１１／ＳＯＧ層１２断面のＳＥＭ写真を示す。ワイヤグリッド（アルミニウム膜）１１の保護層の役目を果たすように、ワイヤグリッドの上部１１ａを珪素酸化物（ＳｉＯ２）、側面１１ｂをアルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）でコンフォーマルに被覆した構成となっている。
【００４６】
図１０（ａ）には更なる平坦化を目指してＣＭＰ研磨を用いた、本発明に係る分光フィルタの製造方法におけるワイヤグリッド１１／ＳＯＧ層１２／フィルタ層１３の製造プロセスを示している。ワイヤグリッドの上部１１ａを珪素酸化物（ＳｉＯ２）で被覆している目的は、図９を見てもわかるように、ＳＯＧ層は２０ｎｍ程度のシリカが凝集したものであり、決して緻密な膜ではないので、例えば研磨中にワイヤグリッドのアルミニウム膜が局所的に露出してしまいダメージを受けてしまう可能性があり、それを防止する為である。
なお、図１０（ｂ）に示すＳＯＧ研磨後の他の実施の形態は、図８（ｃ）の構造をＳＯＧ研磨した後の構成を示している。
【００４７】
また、ここでは、偏光フィルタ層１１とその上に形成する分光フィルタ層１３との界面には、無機単層膜（例えばＳｉＯ２）１４を形成している。分光フィルタ層はＳｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５の積層膜を蒸着法等で成膜し、フォトリソ及びＣＦ系ガスを用いたドライエッチングにて加工している。界面に無機単層膜（例えばＳｉＯ２）１４を形成している目的として以下の二つ考えている。
【００４８】
（プロセス観点より）
図９を見ても分かるように、ＳＯＧ層は２０ｎｍ程度のシリカが凝集したものであり、決して緻密な膜ではない。実際、多層膜エッチングの条件である、ＣＦ系ガスを用いたドライエッチングを行った場合、多層膜、単層膜のＳｉＯ２、ＳＯＧ層のエッチングレートはそれぞれ、１０、１２、２０ｎｍ／ｓｅｃ程度と差が大きい。よって、多層膜をエッチング加工する際に、オーバーエッチングをかけるが、ＳＯＧ層にまで到達する構成であると、エッチングレートが倍くらい速いので、ウエハ面内の残膜ばらつきが大きくなってしまう。よって、図１０では、界面のＳｉＯ２を厚めに成膜し、オーバーエッチングもＳｉＯ２で止まるようにしている。
【００４９】
（信頼性の観点より）
また、界面に緻密なＳｉＯ２が存在することにより、ＳＯＧの吸湿や通気性、通水性によるＷＧの腐蝕を抑え、より高い信頼性を確保できる。
尚、ここでは、界面の無機単層膜（ＳｉＯ２）を多層膜成膜時の第一層として成膜しているが、この方法に限定するものではない。
【００５０】
また、図１１には本発明のワイヤグリッド１１／ＳＯＧ層１２／フィルタ層１３（レジストの場合）の断面の模式図を示している。一般にカラーセンサなどに用いられるカラーフィルタはレジスト剤によって形成されているが、このようなレジスト剤では多層膜に比べ分光輝度特性のコントロールが困難である。しかしながら、分光輝度特性よりもコストを優先するような別の用途では、こういった構成も考えられる。
【００５１】
以上説明した本発明に係る光学フィルタ及び該光学フィルタを備える撮像装置、並びに光学フィルタの製造方法によれば、ＳＯＧ形成プロセスに起因するワイヤグリッドの腐蝕防止込みで、最終製品状態での信頼性試験（８５℃、８５％の高温高湿試験にて最大１０００時間）により、光学特性の変動が３％以下という高い信頼性結果が得られた。また、平坦性の改善で高精度であり、加工ばらつきの小さい積層構造を高歩留まりで得られることがわかった。
【符号の説明】
【００５２】
１０    基板
１１    偏光フィルタ（ワイヤグリッド）
１１ａ  偏光フィルタ上部
１１ｂ  偏光フィルタ側面
１１ｃ  保護層
１１ｄ  ＳｉＯ2膜
１２    無機材料充填層（ＳＯＧ層）
１３    分光フィルタ（フィルタ層）
１４    無機単層膜
２０２    ＰＷＢ基板
２０４    撮像レンズ
２０５    光学フィルタ
２０５ｂ  光学フィルタの撮像素子面
２０６    撮像素子
２０６ａ  マイクロレンズフォトダイオード
６０１    センサ基板
６０２    信号処理部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開２００６−５０７５１７号公報
【特許文献２】特開２００７−８６７２０号公報
【図１】
2014077972.tif 000003
【図２】
2014077972.tif 000004
【図３】
2014077972.tif 000005
【図５】
2014077972.tif 000006
【図４】
2014077972.tif 000007
【図６】
2014077972.tif 000008
【図７】
2014077972.tif 000009
【図８】
2014077972.tif 000010
【図９】
2014077972.tif 000011
【図１０】
2014077972.tif 000012
【図１１】
2014077972.tif 000013