JP6045939B2 - 眼科用レンズの機能化層へのウェーハ上にリングセグメントを配列する方法 - Google Patents

Description

積層された複数の機能性層から形成された眼科用装置用の機能化層インサート、及びいくつかの例では、機能性層を有するリングセグメントの異なる設計について述べる。本発明は、ウェーハの利用性を最適化するためにウェーハ上にリングセグメントを配置する方法に関する。

従来より、コンタクトレンズ、眼内レンズ、又は涙点プラグなどの眼科用装置として、矯正的、美容的、又は治療的性質を有する生体適合性装置がある。例えば、コンタクトレンズは、視力矯正機能、美容効果、及び治療効果のうちの１つ又は２つ以上を提供することができる。それぞれの機能は、レンズの物理的特性によって与えられる。レンズに屈折性を組み込んだ設計によれば、視力矯正機能を与えることができる。レンズに顔料を組み込むことによって、美容効果を与えることができる。レンズに活性薬剤を組み込むことによって、治療効果を与えることができる。こうした物理的特性は、レンズが励起状態となることなく実現される。受動的装置として従来より涙点プラグがある。

更に近年では、コンタクトレンズに能動的要素を組み込み得ることが理論化されている。いくつかの要素としては半導体装置が挙げられる。動物の目に入れられるコンタクトレンズに埋め込まれた半導体装置を示したいくつかの例がある。こうした能動的要素をレンズ構造自体の内部で励起及び活性化する多くの方法についても、これまでに述べられている。レンズ構造によって画定される空間のトポロジー及びサイズにより、異なる機能の定義に対する新規かつ困難な環境が生じる。一般的に、これらの開示には個別の装置が含まれている。しかしながら、現在存在する個別の装置のサイズ及び度数の要求条件は、必ずしも人の目に装用される装置に組み込むことだけに適用されるものではない。

本発明の第１の態様によれば、眼科用レンズのダイ要素への半導体材料のウェーハの使用を最適化するための配置を生成する方法が提供される。本方法は、ダイ要素の欠損のないリングの設計を、それぞれの少なくとも一部が内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有する、２つ又は３つ以上のアーチセグメントに分割することと、アーチセグメントを互いに近接して配列することによって、半導体材料のウェーハの配置を生成することと、アーチセグメント間にダイシングストリート幅を設けることと、を含む。

それぞれのアーチセグメントの内側のアーチ状エッジと外側のアーチ状エッジとは、アーチマッチングされることができる。

内側のアーチ状エッジの半径は、外側のアーチ状エッジの半径と異なり得る。

２つ又は３つ以上のアーチセグメントは、ほぼ同じ形状のものであってよい。

リングの設計の２つ又は３つ以上のアーチセグメントは、複数、同心状の列に概ね配置することができる。

リングの設計のアーチセグメントは、互いに噛み合った縦列に概ね配置することができる。

アーチセグメントの少なくとも一部は、別のアーチセグメントの内側のアーチ状エッジの近くに配置することができる。

欠損のないリングは、２つのリングセグメントの設計に分割することができる。

ウェーハの中心の近くに配置される２つのリングセグメントの外側の凸状エッジの頂点が、ウェーハの外側の方向を向くようにすることができる。

欠損のないリングは、３つのリングセグメントに分割することもできる。

複数に分割された欠損のないリングの３つのセグメントは、ウェーハの中心の近くに、複数に分割された欠損のないリングの３つのセグメントがアーチセグメントの同心円に囲まれるようにして配置することができる。

欠損のないリングは、４つのリングセグメントの設計に分割することもできる。

リングの設計のアーチセグメントは、概ね縦列に配置することができる。

縦列が、各アーチセグメントのエッジの１つと互いに噛み合うようにしてもよい。

リングセグメントの１つ又は２つ以上が、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされたリングセグメントの外側アーチと一致するように設計された曲率を有してもよい。

１つ又は２つ以上のセグメントの一端又は両端が、ウェーハ上のアーチセグメントの縦列が互いに噛み合うように設計された端部を有してもよい。

本発明の第２の態様によれば、眼科用レンズのダイ要素の製造方法が提供される。本方法は、アーチセグメント間にダイシングストリート幅が設けられるようにして、アーチセグメントを半導体材料のウェーハ上に互いに近接して画定することを含み、２つ又は３つ以上のアーチセグメントがダイ要素を形成し、各アーチセグメントの少なくとも一部が、内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有する。

本発明の第３の態様によれば、半導体ウェーハであって、その半導体ウェーハ上に互いに近接して配置されたアーチセグメントの配置であって、各アーチセグメントの少なくとも一部が、内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有し、２つ又は３つ以上のアーチセグメントが、リングダイ要素を形成する、配置を有し、配置が、アーチセグメント間にダイシングストリート幅を有する、半導体ウェーハが提供される。

すなわち、励起し、眼科用装置に組み込むことができる機能化層インサートについて述べる。本インサートは、各層について固有の機能を有し得る複数の層で形成するか、あるいは混合された機能性を複数の層に有するものとすることができる。これらの層は、製品の励起、又は製品の活性化、又はレンズ本体内部の機能性要素の制御を行う専用の層を有し得る。

機能化層インサートは、電流を誘引することが可能な要素に電力を供給することが可能な励起状態の層を有し得る。要素としては例えば、積層インサート内に配置するか、又はこれに接続することが可能な可変光学レンズ要素、及び半導体素子のうちの１つ又は２つ以上が含まれる。いくつかの例としては、眼科用レンズ内に、積層された機能化層の剛性又は成形可能なインサートが生体適合性を有するように収容された、注型成形されたシリコーンヒドロゲルコンタクトレンズも挙げられる。

すなわち、積層された機能化層部分を有する眼科用レンズ、及び機能性層を有するリングセグメントの異なる設計について述べる。ウェーハの利用性を最適化するためのウェーハ上のリングセグメントの配列についても述べる。様々な方法で複数の層からインサートを形成し、第１の成形型部分及び第２の成形型部分の一方又は両方に近接して配置することができる。第１の成形型部分と第２の成形型部分との間に反応性モノマー混合物を入れる。第１の成形型部分を第２の成形型部分に近接して配置することにより、励起された基板インサート及び少なくともいくらかの反応性モノマー混合物が入ったレンズキャビティを形成し、反応性モノマー混合物に化学線を照射することで眼科用レンズが形成される。反応性モノマー混合物に照射する化学線を制御することによりレンズを形成することができる。

眼科用レンズの成形型部分の内部に組み込まれた、積層された機能性層から形成されたインサートの３次元的切断面の表現。 ２つの異なる形状の眼科用レンズ内に組み込まれた、積層された機能性層から形成されたインサートの２つの断面図。 異なる封入パラメータで眼科用レンズ内に組み込まれた、積層された機能性層から形成されたインサートの２つの断面図。 眼科用レンズ内に組み込まれた異なる層の厚さを有する積層された機能性層から形成されたインサートの２つの断面図。 異なる内側及び外側半径を有するように形成された１／４アーチリングセグメント、並びにリングセグメントの入れ子状の配置、及びリングセグメントで構成された完全なリングの平面図。 一致した内側及び外側半径を有するように形成された１／４アーチリングセグメント、並びにリングセグメントの入れ子状の配置、及びリングセグメントで構成された完全なリングの平面図。 部分的に一致した内側及び外側半径を有するように形成された１／４アーチリングセグメント、並びにリングセグメントの入れ子状の配置、及びリングセグメントで構成された完全なリングの平面図。 比較を目的とした図５〜７からの異なるリングセグメント形状の平面図。 本発明の一態様に基づいて、１／２アーチリングセグメントが同心状のバンドに配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハの平面図。 本発明の一態様に基づいて、１／２アーチリングセグメントが９本の同心状のバンドを含む入れ子状の配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハの平面図。 本発明の一態様に基づいて、１／３アーチリングセグメントが１０本の同心状のバンドを含む入れ子状の配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハの平面図。 本発明の一態様に基づいて、アーチマッチングされた１／４リングセグメントが直線状の配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハの一部の平面図。 本発明の一態様に基づいて、アーチマッチングされた端部を有するアーチマッチングされた１／４リングセグメントが直線状の互い違いの配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハの一部の平面図。 本発明の一態様に基づいて、アーチマッチングされた端部を有するアーチマッチングされた１／４リングセグメントが直線状の互い違いの配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハの一部の拡大平面図。

本発明は、複数の機能化層を積層することによって形成される基板インサート装置を含む。本発明は更に、ウェーハの利用性を最適化するためのウェーハ上のリングセグメントの配置及び設計を含む。このようなセグメントは、眼科用レンズに組み入れるための機能性層インサートの機能化層に使用することができる。

以下の各項では、本発明の実施形態のより詳細な説明を与える。好ましい実施形態及び代替的実施形態のいずれの説明もあくまで代表的な実施形態に過ぎないものであり、当業者にとって、変形、改変、及び変更が自明である点は理解される。したがって、上記の代表的な実施形態は、基礎となる発明の範囲を限定しないものとして理解されるべきである。

用語
本発明を対象とする本説明文及び特許請求の範囲においては様々な用語が使用され得るが、これらには以下の定義が適用される。

本明細書において使用するところの「活性レンズインサート」とは、論理回路に基づいた制御を行う電子又は電気機械的装置のことを指す。

本明細書において使用するところの「アーチマッチングされた」（又はアーチマッチングしている）とは、外側アーチの曲率と内側アーチの曲率とが一致するような、同じ外側半径及び内側半径を有するリングセグメントの設計のことを指す。アーチマッチングは、ウェーハ上にリングセグメントを効率的に入れ子に重ねて配置し、ウェーハの利用性を最大化するために用いられる。

本明細書において使用するところの「ダイシングストリート幅」とは、ウェーハ上の集積回路間の細い、機能を有さない空間の幅のことを指し、ここでソー又は他の装置若しくは方法によって、回路を破損することなくウェーハを個別のダイに安全に切断することができる。

本明細書において使用するところの「ダイ」とは、特定の機能性回路がその上に作製される半導体材料のブロックのことを指す。ダイは、ウェーハ上に作製され、ウェーハから切り取られる。

本明細書において使用するところの「付勢された」とは、電流を供給することができるか、又は内部に蓄積された電気的エネルギーを有することができる状態であることを指す。

本明細書で使用するところの「エネルギー」とは、ある物理系が仕事をする能力のことを指す。仕事をすることにおいて電気的作用を行うことが可能なこの能力には、多くの用途が関連し得る。

本明細書において使用するところの「エネルギー源」とは、エネルギーを供給するか、又は生物医学的装置を励起状態とすることが可能な装置のことを指す。

本明細書において使用するところの「外側アーチ」とは、外側アーチによって画定される円の外周の一部であるリングセグメントの外側の、又は凸状のエッジのことを指す。

本明細書において使用するところの「外側半径」とは、完全なリング又はリングセグメントの外側のエッジを画定する円の半径のことを指す。外側半径によって、外側アーチの曲率が決まる。

本明細書において使用するところの「完全なリング」とは、機能化層インサート内の１つの完全なリング状の層のことを指す。完全なリングは複数のリングセグメントから構成されてもよく、又は欠損のない１つのリングであってもよい。

本明細書において使用するところの「機能化された」とは、例えば、励起、活性化、制御、及びデジタル信号又はデータの論理処理などの機能を行うことが可能な層又は装置を作製することを指す。

本明細書において使用するところの「機能化層インサート」とは、少なくとも一部が積層された複数の機能性層から形成された眼科用装置のインサートのことを指す。複数の層は各層の固有の機能性を有するか、あるいは混合された機能性を複数の層に有してもよい。好ましくは、各層はリングとすることができる。

本明細書において使用するところの「欠損のないリング」とは、欠損のない１つのダイで形成された機能化層インサート内の１つの完全なリング状の層のことを指す。

本明細書において使用するところの「内側アーチ」とは、リングセグメントの内側の、又は凹状のエッジのことを指す。内側アーチは、その曲率が内側半径によって決まる１つのアーチセグメントであり得る。内側アーチは、異なる内側半径によって規定される異なる曲率の複数のアーチセグメントから構成され得る。

本明細書において使用するところの「内側半径」とは、完全なリング又はリングセグメントの内側エッジ又は内側エッジの一部を画定する円の半径のことを指す。内側半径によって、内側アーチの曲率が決まる。

「レンズ」とは、眼の内部又は眼の上に置かれる任意の眼科用装置のことを指す。これらの装置は視覚矯正を与えるものか、又は美容的なものであり得る。例えば「レンズ」なる用語は、コンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバーレイレンズ、眼用インサート、光学インサート、又は視力を矯正若しくは調節するか、又は視力を妨げることなく目の生理機能を美容的に強調する（例えば虹彩色）他の同様の装置のことを指し得る。好ましいレンズは、シリコーンヒドロゲルを含むがこれに限定されないシリコーンエラストマー又はヒドロゲル、及びフルオロヒドロゲルから形成されるソフトコンタクトレンズである。

「成形型」とは、未硬化の配合物からレンズを形成するために使用可能な、剛性又は半剛性の物体のことを指す。いくつかの好ましい成形型は、前部湾曲成形型部分及び後部湾曲成形型部分を形成する２つの成形型部分を含む。

本明細書において使用するところの「電力」とは、単位時間当たりに行われる仕事又は移動するエネルギーのことを指す。

本明細書において使用するところの「リングセグメント」とは、他のダイと組み合わされて完全なリングを構成することができる１つのダイのことを指す。本明細書において使用するところのリングセグメントは一般的に平板であり、アーチ形状に形成される。

本明細書において使用するところの「積層された」とは、少なくとも２層の構成層を、層のうちの１つの一方の面の少なくとも一部が、第２の層の第１の面と接触するように、互いに近接して配置することを意味する。２層の間には、接着又は他の機能のためのフィルムを、２層がそのフィルムを介して互いに接触するように配置することができる。

本明細書において使用するところの「基板インサート」とは、眼科用レンズ内部のエネルギー源を支持することが可能な成形可能又は剛性の基板のことを指す。基板インサートは、１つ又は２つ以上の要素を支持することもできる。

本明細書において使用するところの「ウェーハ」とは、集積回路及び他の微小素子の製造に使用されるシリコン結晶などの半導体材料の薄いスライスのことを指す。ウェーハは、ウェーハ内及びウェーハ上に組み込まれる微小電子素子の基板として機能し、多くの微細加工プロセスの各工程が行われる。

装置
ここで図１を参照すると、物品１００として示されているのは、機能化層インサート１１０として形成された積層基板インサートを使用した、完全に成形された眼科用レンズの３次元的表現である。この表現は、装置の内部に存在する異なる層が理解できるように眼科用レンズからの部分切欠き図を示している。基板インサートの封入層の断面に本体材料１２０が示されている。本体材料１２０は、眼科用レンズの内部全体に含まれ、また全外周の周囲に広がっている。当業者には、実際の機能化層インサート１１０は、一般的な眼科用レンズのサイズの制約内に依然として収まり得る完全な環状リング又は他の形状を有し得る点は明らかであろう。

層１３０、１３１及び１３２は、機能化層インサート１１０内に見られ得る多くの層のうちの３つを示している。１つの層は、特定の目的に適合した構造的、電気的、又は物理的特性を有する能動的及び受動的要素、並びに部分の１つ又は２つ以上を含み得る。

層１３０は、例えば、層１３０内の電池、コンデンサ、及び受信素子の１つ又は２つ以上などの励起源を有してよい。このため、物品１３１は、非限定的な例示的な意味において、活性レンズインサート１４０の作動シグナルを検出する層に微小回路を有し得る。レンズが充電環境にない場合に外部電源から電力を受信し、電池層１３０を充電し、層１３０からの電池出力の使用を制御することが可能な、電力制御層１３２が含まれていてもよい。電力制御層１３２は、機能化層インサート１１０の中央環状切欠部内の例示的な活性化レンズインサート１４０へのシグナルを制御することもできる。

一般的に、機能化層インサート１１０は、レンズを作製するために使用される成形型部分に対する所望の位置にエネルギー源を配置する自動化工程によって、眼科用レンズ内において実施される。

機能化層インサート１１０内の１３０、１３１及び１３２のような各層を形成するために使用することができるダイのサイズ、形状及び積層構造は、図２、３及び４に示されるような複数の因子により影響される。

図２は、機能化層インサートの設計に対するレンズ形状の影響を示している。眼科用レンズのベースカーブ、直径、及び厚さは、含まれる機能化層インサートの最大のサイズ及び形状を規定する。図２は、１つの例として、異なるベースカーブの影響を示す。物品２００Ａは、眼科用レンズ２０５Ａの一部の断面図を示したものであり、眼科用レンズ２０５Ａは、物品２００Ｂに示されるより平らな眼科用レンズ２０５Ｂよりも大きな曲率を有している。より平らなレンズ２０５Ｂは、より大きなベース曲率を有するレンズ２０５Ａ内に収まる機能化層インサート２０１Ａのより狭い幅２０２Ａと比較して、より大きな幅２０２Ｂの機能化層インサート２０１Ｂを収容し得る。より直径の小さなレンズ（２０３Ａはレンズの直径を示す）では機能化層インサートの幅が限定されるのに対して、より直径の大きなレンズはより大きな幅の機能化層インサートを収容する点は明らかなはずである。同様に、より厚さの小さいレンズ（２０４Ａはレンズの厚さを示す）では機能化層インサート内の層の数及び機能化層インサートの幅が限定されるのに対して、より厚さの大きなレンズではより多くの層、及びより幅の大きな層を支持することができる。

図３は、機能化層インサートの設計に対する封入パラメータの影響を示している。非限定的な例であるが、ダイのエッジとレンズの外側エッジとの間に１００μｍの最小の厚さを維持することなどの封入パラメータは、機能化層インサートのサイズ及び形状、したがって個々の層のサイズ及び形状に影響する。物品３００Ａは、機能化層インサート３０１Ａ及び封入境界３０３Ａを有する眼科用レンズ３０５Ａの一部の断面図を示している。物品３００Ｂに示される眼科用レンズ３０５Ｂは、機能化層インサート３０１Ｂ、及びより幅の狭い境界３０３Ａと比較して比較的幅の広い封入境界３０３Ｂを有している。より幅の広い封入境界３０３Ｂのため、機能化層インサート３０１Ｂの幅は、幅３０２Ａを有する機能化層インサート３０１Ａと比較してより幅３０２Ｂが狭い必要があることが分かる。

図４は、機能化層インサートの設計に対する機能性層の厚さの影響を示している。物品４００Ａは、例えば絶縁層のような材料が各機能性層の間に配された３つの層を有する機能化層インサート４０１Ａを有する眼科用レンズ４０５Ａの一部の断面図を表している。機能化層インサートは、３層よりも多いか又は少ない層を有し得る。物品４００Ｂに示される眼科用レンズ４０５Ｂは、より薄い機能化層インサート４０１Ａの各層４０２Ａと比較して、比較的厚さの大きい層４０２Ｂを有する機能化層インサート４０１Ｂを有している。これら２つの例におけるレンズの曲率のため、下層４０２Ａ及び４０２Ｂの幅は同じに保たれている。しかしながら、機能化層インサート４０１Ｂの、４０１Ａと比較して大きな高さと、レンズの曲率とが組み合わされると、上層４０２Ａの幅は限定されることが理解される。各機能性層の厚さは、必要とされるレンズ及び封入パラメータ内に収まる、機能性層の幅などの他の寸法に影響する。レンズの幾何形状の制約条件内に収まるためには、例えば幅などの機能化層インサート内のより厚い層の他の寸法がより制限されることになる。

リングセグメントの設計
図に示される例においては、機能化層インサートの各層は、複数のリングセグメントによって形成されたリングの形状となっている。リングセグメントはウェーハ上に作製された後、ウェーハから切り出される。リングセグメントによれば完全なリングよりも大幅に効率的なウェーハ材料の利用が可能となるが、図５〜８に示されるように、いくつかのリングセグメントの設計は他のものよりも効率的である。したがって、欠損のないリングか、複数のリングセグメントからなるリングか、どちらを製造するかという決定は、ダイ基板及び製造プロセスのコストに一部基づいてなされる。欠損のないリングか複数のリングセグメントかという決定における他の因子としては、機能化層インサート内の特定の層において行われる機能、及び、機能化層インサートに１つ又は２つ以上の欠損のないリングが含まれている場合に得られる構造的安定性の効果がある。完全なリングが必要となり得る機能の１つの例として、ダイの全周に配置される高周波アンテナがある。別の例としては、それよりも下のリングセグメントとそれよりも上のリングセグメントとの間でシグナルを伝送するために使用される相互接続層が挙げられ、その場合、接続は機能化層インサートの外周の異なる位置にまたがる必要がある。

ダイのコストに寄与する因子としては、非限定的な例ではあるが、基板材料のコスト及び製造プロセスにともなう工程数、したがって時間コストが挙げられる。例えばセラミック又はカプトンなどの安価な基板上に比較的少ない数の製造工程で作製されるダイは、完全なリングのような効率が低い配置で製造することができる。完全なリングでは相当量のウェーハ材料が無駄になるが、低コストの材料及び製造法により、機能化層インサート内の一部の層において完全なリングの製造が可能となり得る。また、例えばシリコンなどの高価基板上に、多くの工程及び細部を含む比較的複雑な製造労力で作製されるダイは、１つのウェーハから形成されるリングの数が最適化されるように、複数のリングセグメントとして構成することができる。図５〜１３Ｂは、特定のリングセグメントの設計及びウェーハ上のそれらの配置によって、１つのウェーハから作製することができるリングの数が大幅に最適化されることを示すものである。

ウェーハ上のダイの配置を最適化する際には、他の因子も考慮される。例えばダイのフォトエッチングは、製造方法の一部として必要とされる場合、ウェーハ上の長方形のブロック内で一般的に行われるプロセスである。フォトエッチングが必要とされる場合、リングセグメントの直線配置が放射状の配置よりも効率的である。ウェーハ上のダイ間の機能を有さない空間であるダイシングストリート幅は、最適化及び配置に影響する。ダイシングストリート幅は、例えば、製造プルセスの最後にウェーハからダイを切断するために使用される特定の技術又はツールによって決定され得る。ダイの配置に影響する別のパラメータとしてエッジオフセットがある。エッジオフセットは、ダイのエッジとウェーハの外側エッジとの間の最小距離である。

ウェーハ上のリングセグメントの配置を設計する際、それぞれの個々のリングセグメントの形状がウェーハの利用性の最適化に大きく影響する。リングセグメントの設計は、アーチマッチングなし（図５）、完全なアーチマッチング（図６）、及び部分的なアーチマッチング（図７）の一般に３つのカテゴリーに分類することができる。異なるリングセグメントの設計を、機能化層インサートの１つの層内で、また、機能化層インサートの異なる層内で組み合わせることができる。

次に図５を参照すると、アーチマッチングなしで設計されたリングセグメントの一例が示されており、異なる内側及び外側半径を有するように作製された１／４リングセグメントが示されている。円５０１によって規定される外側半径は、円５０２によって規定される内側半径よりも大きく、したがって外側アーチ５０３は内側アーチ５０４よりも小さい曲率を有している。したがってリングセグメント５０５は、異なる内側及び外側半径を有している。物品５０６は、リングセグメント５０５が効率的に入れ子に配置されず、個々のダイの間に相当の隙間があるために、ウェーハ上にダイを作製する際に無駄が生じることを示している。物品５０７は、４つのリングセグメント５０５を組み合わせることで、円形の内側エッジを有する完全なリングが製造され得ることを示している。

次に図６を参照すると、同じ内側半径及び外側半径を有するように作製された１／４リングセグメントを含む完全なアーチマッチングの一例が示されている。円６０１によって規定される外側半径は円６０２によって規定される内側半径と同じであり、円６０２は径が小さくなっているのではなくオフセットしていることで、リングセグメント６０５の形状を規定している。したがって、外側アーチ６０３と内側アーチ６０４とは同じ曲率を有している。物品６０６では、リングセグメント６０５が、ウェーハから個々のダイ６０５を切り取るために必要とされるわずかなダイシングストリート幅のみを残して正確に入れ子に配置されていることが示されている。この設計では、ウェーハ上にダイを作製する際の無駄が大幅に少なくなる。４つのリングセグメント６０５で構成された完全なリングが物品６０７に示されている。完全なアーチマッチングの設計によれば、両端においてわずかにテーパしたダイ６０５が得られることから、物品６０７において得られるリングの内側エッジは完全な円とはならない。

次に図７を参照すると、１／４リングセグメントが３つの曲率の組み合わせを有するように作製された、部分的なアーチマッチングの設計が示されている。物品７０８は、リングセグメント７０５の形状を規定する各要素の拡大図を与える。物品７０８では、規定する形状を見えやすくするために、リングセグメント７０５から輪郭線が取り除かれている。外側アーチ７０３の曲率は円７０１の半径によって決まる。内側アーチ７０４は、２つの異なる曲率から構成されている。点線で示される円７０２は、円７０１よりも小さい半径を有し、内側アーチ７０４の中央部分７０４Ａを規定している。一点鎖線で示される円７０９は、円７０１と同じ半径を有している。円７０９は、リングセグメント７０５の両端に向かって円７０２と交差するような位置となっている。したがって、円７０９は、内側アーチ７０４の両端部７０４Ｂの曲率を規定している。内側アーチ７０４のこのような混成的設計により、ダイの利用可能な活性面積が最大となる一方で、リングセグメント７０５の両端付近において部分的アーチマッチングを有することでウェーハ上の入れ子状の配置が改善され、したがってダイ配置の効率が高められる。物品７０６は、リングセグメント７０５の入れ子状の配置を示しており、リングセグメント７０５の設計において円７０１及び７０９の半径が同じであることにより、ダイの両端において近密な入れ子状の配置が与えられている。物品７０７は、４つのリングセグメント７０５で構成された完全なリングを示している。ダイ７０５の設計はテーパした両端を有しており、物品７０７に示されるように完全な円でない内側エッジを有するリングを与える。

次に図８を参照すると、図５〜７において述べたリングセグメントの比較が示されている。物品８０１は、アーチマッチングなしで作製されたリングセグメント５０５の入れ子状の配置を示している。同様に物品８０２は完全にアーチマッチングされたリングセグメント６０５の入れ子状の配置を示し、物品８０３は部分的にアーチマッチングされたリングセグメント７０５を示している。物品８０２は、完全にアーチマッチングされたリングセグメント６０５の最適な入れ子配置を分かりやすく示している。物品８０３によれば、部分的にアーチマッチングされたリングセグメント７０５が、アーチマッチングなしのリングセグメント５０５よりも高い効率で入れ子に配置されていることがやはり明らかである。

物品８０４は、完全にアーチマッチングされたリングセグメント６０５の面積を、アーチマッチングなしで設計されたリングセグメント５０５と比較したものである。６０５を５０５の上に重ね合わせると、６０５がテーパした端部を有しており、完全にアーチマッチングされたダイ６０５上の利用可能な表面積が小さくなっていることが理解される。完全なアーチマッチングは、ウェーハ上のリングセグメントの最も効率的な配置を支持するものであるが、そのためにそれぞれのリングセグメントの表面積が小さくなるという代償をともなう。

同様に物品８０５は、部分的にアーチマッチングされたリングセグメント７０５の面積を、アーチマッチングなしで設計されたリングセグメント５０５と比較したものである。７０５を５０５の上に重ね合わせると、７０５はテーパした端部を有しているが、その程度は物品８０４の比較に見られるよりも小さいことがやはり明らかである。部分的にアーチマッチングされたリングセグメント７０５の利用可能な表面積は、アーチマッチングなしのリングセグメント５０５と比較して幾分小さくなっている。

最後に、物品８０６は、完全にアーチマッチングされたリングセグメント６０５を部分的にアーチマッチングリングセグメント７０５と比較したものである。これらは両方ともテーパした端部を有しているが、６０５を７０５の上に重ね合わせると、部分的にアーチマッチングされたリングセグメント７０５はわずかに大きな表面積を有していることが示される。部分的なアーチマッチングは、リングセグメント上により大きな表面積を保つ一方で、リングセグメントの端部付近の曲率を調節することでウェーハ上のリングセグメントの配置における入れ子状の配置が改善された混成的な解決策である。部分的なアーチマッチングは、非限定的な例ではあるが、電池の活性領域を犠牲にすることなく、リングセグメントの端部がわずかに狭くなっていることにより、機能性に影響を与えることなく製造効率が向上した電池ダイを作製するために使用することができる。

ウェーハの最適化
次に図９を参照すると、１／２リングセグメント９０２が同心状のバンド９０５に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハ９０１の平面図が示されている。この配置の設計は、それぞれが１／２リングセグメント９０２の２つの列からなる、１〜１３までの番号が付された１３本の同心状のバンド９０５を有している。ウェーハの中心は、同心状のバンド９０５には含まれない２つの更なる１／２リングセグメント９０２のための空間を与える。各バンド９０５の外側のリングセグメント９０２の列のリングセグメント９０２は、外側アーチがウェーハ９０１の外側エッジの方向を向き、リングセグメント９０２の端部がウェーハ９０１の中心の方向を向くようにして配置されている。１／２リングセグメント９０３は、ウェーハ９０１の最も外側のバンドであるバンド番号１３内の外側の列のリングセグメントの一例である。各バンド９０５の内側のリングセグメント９０２の列のリングセグメント９０２は、外側アーチがウェーハ９０１の中心の方向を向き、リングセグメント９０２の端部がウェーハ９０１の外側エッジの方向を向くようにして配置され、リングセグメント９０２の各端部は、同じバンド９０５の外側の列に含まれる隣の２つのリングセグメント９０２の内側アーチの近くに配置されている。１／２リングセグメント９０４は、その一方の端部が１／２リングセグメント９０３の内側アーチの近くに配置された、ウェーハ９０１の最も外側のバンドであるバンド番号１３内の内側の列のリングセグメントの一例である。バンド９０５内のリングセグメント９０２間及び各バンド９０５間の間隔は、ダイシングストリート幅に保たれている。２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハ９０１上のこのような配置では、８１２個の１／２リングセグメント９０２から４０６個の完全なリングが得られ、ウェーハ材料の４０．７％が利用される。

次に図１０を参照すると、１／２リングセグメント１００２が、１〜９の番号を付された９本の同心状のバンド１００５を含む入れ子状の配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハ１００１の平面図が示されている。ウェーハ１００１の中心は、バンド１００５には含まれない２つの更なる１／２リングセグメント１００２のための空間を与える。９本のバンド１００５のそれぞれは、１つの１／２リングセグメント１００２の列を含んでおり、リングセグメント１００２の一端はウェーハ１００１の外側エッジの方向を向き、リングセグメント１００２の他端はウェーハ１００１の中心の方向を向き、各リングセグメント１００２の外側アーチは、同じバンド１００５内の隣のリングセグメントの内側アーチの近くに入れ子となるように配置されている。例えば、バンド番号９内の１／２リングセグメント１００４は、その外側アーチが隣の１／２リングセグメント１００３の内側アーチの近くとなるように入れ子となるように配置される。１本のバンド１００５内のリングセグメント１００２間及び隣り合うバンド１００５間の間隔は、リングセグメント１００２をウェーハ１００１からダイシングにより切り分けることができるように保たれている。図１０に示される１／２リングセグメントの設計では、８５６個の１／２リングセグメント１００２から４２８個の完全なリングが得られ、ウェーハの利用率は４２．９％である。

次に図１１を参照すると、１／３リングセグメント１１０２が、１〜１０の番号を付された１０本の同心状のバンド１１０５を含む入れ子状の配置に配列された２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハ１１０１が平面図で示されている。ウェーハ１１０１の中心は、同心状のバンド１１０５には含まれない３つの更なる１／３リングセグメント１００２のための空間を与える。１０本のバンド１００５のそれぞれは、１つの１／３リングセグメント１１０２の列を含んでおり、１／３リングセグメント１１０２の一端はウェーハ１１０１の外側エッジの方向を向き、１／３リングセグメント１１０２の他端はウェーハ１１０１の中心の方向を向き、各１／３リングセグメント１１０２の外側アーチは、同じバンド１１０５内の隣の１／３リングセグメント１１０２の内側アーチ内に入れ子となるように配置されている。一例として、バンド番号１０内の１／３リングセグメント１１０４が示されており、その外側アーチが１／３リングセグメント１１０３の内側アーチの近くとなるように、入れ子に配置されている。１本のバンド１１０５内の１／３リングセグメント１１０２間及び隣り合うバンド１１０５間の間隔は、ウェーハ１１０１からダイシングによる切り分けができるように保たれている。図１０及び１１を比較することにより、１／３リングセグメント１１０２は、１／２リングセグメント１００２よりも効率的に入れ子に配置されることが理解される。完全なリングの作製には、１／２リングセグメント１００２が２つのみであるに対して３つの１／３リングセグメント１１０２を要するが、１／３リングセグメント１１０２のより効率的な入れ子状の配置により、１つのウェーハ１１０１からの完全なリングの収率は高くなる。図１１の１／３リングセグメントの設計では、１，５５３個の１／３リングセグメント１１０２から５１７個の完全なリングが得られ、ウェーハの５１．６％が利用される。

次に図１２を参照すると、２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハ１２０１の一部が平面図で示されている。図では、ウェーハ１２０１の中心線が点線１２０６により示されている。ウェーハ１２０１の約１／４に、１〜１４の番号を付された１４本の縦列１２０７を含む入れ子状の配置に配列された、完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２が密集している。１４本の縦列１２０７のそれぞれは、完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２を含み、それらの外側アーチは、同じ縦列１２０７内の隣の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２の内側アーチ内に入れ子となるように配置されている。一例として縦列番号１０内の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０４が示されており、その外側アーチが完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０３の内側アーチの近くとなるように、入れ子に配置されている。縦列１２０７は、１つの縦列１２０７の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２の外側アーチの端部が、非使用のウェーハ１２０１のほぼ菱形の領域１２０５残して、隣の縦列１２０７の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２の外側アーチの端部とほとんど接触するようにして配置されている。１つの縦列１２０７内の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２間、及び隣り合う縦列１２０７間の間隔は、ウェーハ１２０１からダイシングによる切り分けができるように保たれている。２０．３ｃｍ（８インチ）の完全なウェーハは、完全に密集した状態では示されていない、図１２の部分的ウェーハ１２０１上に示されるもののほぼ４倍の数の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２を含むことになる点に留意されたい。２０．３ｃｍ（８インチ）の完全なウェーハ１２０１上のこのような配置によってもたらされる最適化により、３，４０５個の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１２０２から８５１個の完全なリングが作製され、ウェーハの利用率は７８．６％となる。

次に図１３Ａを参照すると、２０．３ｃｍ（８インチ）のウェーハ１３０１Ａの一部が平面図で示されている。この例では、ウェーハ１３０１Ａの約１／４に、１〜１５の番号を付された１５本の互いに噛み合った縦列１３０５Ａを含む入れ子状の配置に配列された、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａが密集している。１５本の縦列１３０５Ａのそれぞれは、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａを含み、それらの外側アーチは、同じ縦列１３０５Ａ内のアーチマッチングされた端部を有する隣の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａの内側アーチ内に入れ子となるように配置されている。一例として縦列番号１２内のアーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０４Ａが示されており、その外側アーチが、アーチマッチングされた端部を有する隣の完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０３Ａの内側アーチの近くとなるように、入れ子に配置されている。縦列１３０５Ａは、１つの縦列１３０５Ａのアーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａの外側アーチの端部が、隣の縦列１３０５Ａのアーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａの内側アーチの端部と整列するように互いに噛み合っており、これにより、非使用のウェーハ１２０１のほぼ菱形の領域１２０５として図１２に示される非使用の領域がなくなる。１つの縦列１３０５Ａ内のアーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａ間、及び縦列１３０５Ａ間の間隔は、ウェーハ１３０１Ａからダイシングによる切り分けができるように保たれている。２０．３ｃｍ（８インチ）の完全なウェーハは、完全に密集した状態では示されていない、図１３Ａの部分的ウェーハ１３０１上に示されるもののほぼ４倍の数のアーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａを含むことになる点に留意されたい。この配置では、３，７３２個のアーチマッチング端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ａから９３３個の完全なリングを作製することができる。この設計のウェーハでは、８７．１％の利用率が達成される。

次に図１３Ｂを参照すると、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメント１３０２Ｂの正確な入れ子配置を示すために、図１３Ａの一部の拡大図が示されている。図１３Ｂの描写は、縦列１３０５Ｂの番号２のアーチマッチングされた端部１３０３Ｂを有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメントの外側アーチの端部が、隣の縦列１３０５Ｂの番号３のアーチマッチングされた端部１３０２Ｂを有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメントの内側アーチの端部と整列している設計の細部をより分かりやすく示したものであり、この整列は整列点１３０４Ｂにおいて生じている。互いに噛み合った縦列の配置により、アーチマッチングされた端部１３０２Ｂを有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメントの端部は、アーチマッチングされた端部１３０３Ｂを有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメントの外側アーチの一部と整列することが可能である。したがって、ウェーハ上の入れ子配置を最適化し、ウェーハ上の空間を最も効率的に使用するためには、アーチマッチングされた端部１３０２Ｂを有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメントの端部は、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされた１／４リングセグメントの外側アーチと一致するように特に設計された曲率を有する。

図９〜１３Ｂでは、１／２、１／３、及び１／４のリングを示したが、ウェーハの利用率を最適化するために、異なる単位でセグメント化されたリングについて同様のアプローチを用いることが可能である。

眼科用レンズのダイ要素への半導体材料のウェーハの使用を最適化するための方法であって、この方法は、欠損のないリングの設計を、それぞれの少なくとも一部が内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有する、２つ又は３つ以上のアーチセグメントに分割することと、アーチセグメントを半導体材料のウェーハ上に互いに近接して配列することと、アーチセグメント間にダイシングストリート幅を設けることと、を含む。

上記に述べた実施形態が、ソフトウェア制御されるデータ処理装置を少なくとも部分的に使用して実施されるかぎりにおいて、このようなソフトウェア制御を与えるコンピュータプログラム、及びこのようなコンピュータプログラムを与える伝送用、記憶用又は他の媒体は、本発明の態様とみなされる点は認識されるであろう。

結論
上記に述べ、また、下記の「特許請求の範囲」に更に規定するように、眼科用レンズに組み込むための機能性層インサート内の機能化層を構成するリングセグメントの異なる設計が提供される。ウェーハの利用性を最適化するためのウェーハ上のリングセグメントの配列についても述べる。

〔実施の態様〕
（１） 眼科用レンズのダイ要素への半導体材料のウェーハの使用を最適化するための配置を生成する方法であって、
ダイ要素の欠損のないリングの設計を、それぞれの少なくとも一部が内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有する、２つ又は３つ以上のアーチセグメントに分割することと、
前記アーチセグメントを互いに近接して配列することによって、前記半導体材料のウェーハの前記配置を生成することと、
前記アーチセグメント間にダイシングストリート幅を設けることと、を含む、方法。
（２） それぞれのアーチセグメントの前記内側のアーチ状エッジと前記外側のアーチ状エッジとが、アーチマッチングされる（arc matched）、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記内側のアーチ状エッジの半径が、前記外側のアーチ状エッジの半径と異なる、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記２つ又は３つ以上のアーチセグメントが、ほぼ同じ形状のものである、実施態様１〜３のいずれかに記載の方法。
（５） 前記リングの設計の前記２つ又は３つ以上のアーチセグメントが、複数、同心状の列に概ね配置される、実施態様１〜４のいずれかに記載の方法。
（６） 前記リングの設計の前記アーチセグメントが、互いに噛み合った縦列に概ね配置される、実施態様１〜４のいずれかに記載の方法。
（７） アーチセグメントの少なくとも一部が、別のアーチセグメントの内側のアーチ状エッジの近くに配置される、実施態様１〜４のいずれかに記載の方法。
（８） 前記欠損のないリングが、２つのリングセグメントの設計に分割される、実施態様１〜７のいずれかに記載の方法。
（９） 前記ウェーハの中心の近くに配置される２つのリングセグメントの外側の凸状エッジの頂点が、前記ウェーハの外側の方向を向いている、実施態様８に記載の方法。
（１０） 前記欠損のないリングが、３つのリングセグメントに分割される、実施態様１に記載の方法。

（１１） 前記複数に分割された欠損のないリングの３つのセグメントが、前記ウェーハの中心の近くに、前記複数に分割された欠損のないリングの３つのセグメントがアーチセグメントの同心円に囲まれるようにして配置される、実施態様１０に記載の方法。
（１２） 前記欠損のないリングが、４つのリングセグメントの設計に分割される、実施態様１に記載の方法。
（１３） 前記リングの設計の前記アーチセグメントが、概ね縦列に配置される、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記縦列が、各アーチセグメントのエッジの１つと互いに噛み合う、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 前記リングセグメントの１つ又は２つ以上が、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされたリングセグメントの外側アーチと一致するように設計された曲率を有する、実施態様１〜１４のいずれかに記載の方法。
（１６） 前記１つ又は２つ以上のセグメントの一端又は両端が、ウェーハ上のアーチセグメントの縦列が互いに噛み合うように設計された端部を有する、実施態様１〜１５のいずれかに記載の方法。
（１７） 眼科用レンズのダイ要素の製造方法であって、
アーチセグメント間にダイシングストリート幅が設けられるようにして、前記アーチセグメントを半導体材料のウェーハ上に互いに近接して画定することを含み、
２つ又は３つ以上のアーチセグメントがダイ要素を形成し、各アーチセグメントの少なくとも一部が、内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有する、方法。
（１８） 半導体ウェーハであって、
前記半導体ウェーハ上に互いに近接して配置されたアーチセグメントの配置であって、各アーチセグメントの少なくとも一部が、内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有し、２つ又は３つ以上のアーチセグメントが、リングダイ要素を形成する、配置を有し、
前記配置が、前記アーチセグメント間にダイシングストリート幅を有する、半導体ウェーハ。

Claims (17)

1. 眼科用レンズのダイ要素への半導体材料のウェーハの使用を最適化するための配置を生成する方法であって、
   ダイ要素の欠損のないリングの設計を、それぞれの少なくとも一部が内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有する、２つ又は３つ以上のリングセグメントに分割することと、
   前記リングセグメントを互いに近接して配列することによって、前記半導体材料のウェーハの前記配置を生成することと、
   前記リングセグメント間にダイシングストリート幅を設けることと、を含み、
   それぞれのリングセグメントの前記内側のアーチ状エッジと前記外側のアーチ状エッジとが、少なくとも部分的にアーチマッチングされる、方法。
2. 前記内側のアーチ状エッジの一部の半径が、前記外側のアーチ状エッジの半径と異なる、請求項１に記載の方法。
3. 前記２つ又は３つ以上のリングセグメントが、ほぼ同じ形状のものである、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記リングの設計の前記２つ又は３つ以上のリングセグメントが、同心状の列に概ね配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記リングの設計の前記リングセグメントが、互いに噛み合った縦列に概ね配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. リングセグメントの少なくとも一部が、別のリングセグメントの前記内側のアーチ状エッジの近くに配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記欠損のないリングが、２つのリングセグメントに分割される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ウェーハの中心の近くに配置される２つのリングセグメントの外側の凸状エッジの頂点が、前記ウェーハの外側の方向を向いている、請求項７に記載の方法。
9. 前記欠損のないリングが、３つのリングセグメントに分割される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記複数に分割された欠損のないリングの３つのセグメントが、前記ウェーハの中心の近くに、前記複数に分割された欠損のないリングの３つのセグメントがリングセグメントの同心円に囲まれるようにして配置される、請求項９に記載の方法。
11. 前記欠損のないリングが、４つのリングセグメントに分割される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記リングセグメントが、概ね縦列に配置される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記縦列が、各リングセグメントのエッジの１つと互いに噛み合う、請求項１２に記載の方法。
14. 前記リングセグメントの１つ又は２つ以上が、アーチマッチングされた端部を有する完全にアーチマッチングされたリングセグメントの前記外側アーチと一致するように設計された曲率を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記リングセグメントの一端又は両端が、ウェーハ上のリングセグメントの縦列の噛み合いを許容するように設計された端部を有する、請求項５に記載の方法。
16. 眼科用レンズのダイ要素の製造方法であって、
    リングセグメント間にダイシングストリート幅が設けられるようにして、前記リングセグメントを半導体材料のウェーハ上に互いに近接して画定することを含み、
    ２つ又は３つ以上のリングセグメントがダイ要素を形成し、各リングセグメントの少なくとも一部が、内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有し、
    それぞれのリングセグメントの前記内側のアーチ状エッジと前記外側のアーチ状エッジとが、少なくとも部分的にアーチマッチングされる、方法。
17. 半導体ウェーハであって、
    前記半導体ウェーハ上に互いに近接して配置されたリングセグメントの配置であって、各リングセグメントの少なくとも一部が、内側のアーチ状エッジ及び外側のアーチ状エッジを有し、２つ又は３つ以上のリングセグメントが、リングダイ要素を形成する、配置を有し、
    前記配置が、前記リングセグメント間にダイシングストリート幅を有し、
    それぞれのリングセグメントの前記内側のアーチ状エッジと前記外側のアーチ状エッジとが、少なくとも部分的にアーチマッチングされる、半導体ウェーハ。

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