JP6223975B2 - 光学装置の、特にコンピュテーショナルカメラ用モジュールのウェハレベルの製作 - Google Patents

Description

本発明は光学部品、より特定的にマイクロ光学部品の分野に関する。特に、本発明は、光学系、光電子モジュールおよびカメラなどの光学装置のウェハレベルの製作に関する。本発明は、請求項の冒頭の節に係る方法および器具に関する。

発明の背景
ＷＯ ２０１１／１５６９２８ Ａ２（２０１１年６月１０日出願）として公開された国際特許出願より、ウェハレベルで製作可能なカメラおよびカメラ用光モジュールが公知である。当該特許出願では、カメラおよびカメラ用光モジュールならびにそれらの製造方法が多少詳細に開示されている。したがって、当該特許出願ＷＯ ２０１１／１５６９２８ Ａ２は引用により本特許出願に援用される。

用語の定義
「能動光学部品」：光検知部品または発光部品。たとえば、フォトダイオード、画像センサ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、レーザチップ。

「受動光学部品」：レンズ、プリズム、ミラー、または光学系などの、屈折および／または回折および／または反射によって光の方向を変える光学部品であり、光学系は、開口絞り、画像スクリーン、ホルダなどの機械的要素も含み得るこのような光学部品の集まりである。

「光電子モジュール」：少なくとも１つの能動光学部品および少なくとも１つの受動光学部品が含まれる部品。

「複製」：所与の構造またはそのネガを再現する技術。たとえば、エッチング、エンボス加工、インプリンティング、鋳造、成形。

「ウェハ」：実質的に円盤状または板状の物体であり、一方向（ｚ方向または縦方向）におけるその延在部は、他の２方向（ｘおよびｙ方向または横方向）におけるその延在部よりも小さい。通常、（ブランクでない）ウェハ上に、複数の同様の構造または物体が典型的に矩形グリッドで配置されるか内部に設けられる。ウェハは開口または孔を有してもよく、ウェハはその横方向領域の主要部分に材料を含まなくてもよい。多くの文脈において、ウェハは一般的に半導体材料からなると理解されるが、本特許出願においてはこれは明らかに限定事項ではない。したがって、ウェハは一般的に、たとえば半導体材料、ポリマ材料、金属およびポリマまたはポリマおよびガラス材料を含む複合材料からなり得る。特に、熱硬化性または紫外線硬化性ポリマなどの硬化性材料が、本発明に関連して対象となるウェハ材料である。

「横」：「ウェハ」参照。
「縦」：「ウェハ」参照。

「光」：最も一般的に電磁放射であり、より特定的に、電磁スペクトルの赤外線部分、可視部分または紫外線部分の電磁放射。

発明の要約
本発明の１つの目的は、装置、特に光学系、光電子モジュールおよびカメラなどの光学装置の代替的な製造方法を提供することであり、特に、装置、特に光学系、光電子モジュールおよびカメラなどの光学装置の改善された製造方法を提供することである。さらに、対応する装置、特に光学系、光電子モジュールおよびカメラなどの光学装置、ならびにウェハおよびウェハスタックなどの関連の装置および器具も提供される。

本発明の別の目的は、光学系、光電子モジュールおよびカメラなどの光学装置の製造における製造歩留まりを改善することである。

本発明の別の目的は、光学系、光電子モジュールおよびカメラなどの光学装置の、特にこれらがウェハスケールで製造されるときの品質を改善することである。

さらなる目的が以下の説明および実施形態から明らかになる。
これらの目的の少なくとも１つは、特許請求項に係る器具および方法によって、ならびに／または以下に記載の器具および方法によって、少なくとも部分的に達成される。

本発明は特に、カメラおよびカメラ用モジュール（特に光電子モジュール）、ならびにその構成要素、ならびにこれらのいずれかの製造時に用いられるおよびウェハおよびウェハスタックに関し、特に、カメラおよび／またはカメラ用モジュール（特に光電子モジュール）および／またはその構成要素および／またはウェハおよび／またはウェハスタックの製造方法にさらに関する。製造は通常、ウェハスケールの製造ステップを含む。

装置、特に光学装置の製造時には、たとえば、単に、１つ以上の処理ステップにおいて多少避けられない変化または不正確さのために、製造異常または製造偏差が発生し得る。たとえば、装置が少なくとも１つのレンズ要素を含む場合、ウェハ（光学ウェハと称される）上の複数のそのようなレンズ要素は、名目上は同じ焦点距離を有するにも関わらず、実際は、（若干）異なる焦点距離を有する。

ウェハレベルで製造異常を少なくとも部分的に訂正または補償することによって、装置の歩留まりおよび／または光学特性を改善できることがわかっている。

そのような製造異常をウェハレベルで補償するスペーサウェハが提案される。このようなスペーサウェハは通常、複数の（Ｍ≧２、Ｍは整数）スペーサ部材を含み、特に、複数のスペーサ部材の各々は、（光が通過するための）等価な幾何学的長さを有するＮ≧２個の光学経路（Ｎは整数）を有するが、光学経路の少なくとも２つは互いに異なる光路長を呈することが提案される。特に、ここにおいて、光学経路はスペーサ部材全体にわたって縦方向に延在する。そして特に、幾何学的長さは縦方向に沿った長さであり、および／または幾何学的長さはスペーサ部材全体にわたる長さである。

典型的に、Ｎ個の光学経路はアレイの形態で配置される。
特に、以下の実施形態が、少なくとも本発明の具体的な観点または局面において、本発明にとって特徴的であり得る。

装置：
装置は、光学部材およびスペーサ部材を含み、光学部材は、各々が１つ以上の受動光学部品を含むＮ≧２セットの受動光学部品を含み、スペーサ部材はＮ個の光学経路を含み、Ｎ個の光学経路の各々は、Ｎセットの受動光学部品の１つに関連付けられる。Ｎ個の光学経路のすべては等価な幾何学的長さを有し、第１のＮ個の光学経路の光路長は少なくとも１つの第２のＮ個の光学経路の光路長とは異なる。

一実施形態において、スペーサ部材は、Ｎ個の光学経路のすべてが等価な幾何学的長さを有するように、かつ第１のＮ個の光学経路の光路長が少なくとも１つの第２のＮ個の光学経路の光路長とは異なるように構成され、特に、スペーサ部材はこのように成形される。

上述の実施形態と組合わせられ得る一実施形態において、Ｎ個の光学経路の各々について、光路長は、それぞれの関連付けられた光学部材の製造異常、特にそれぞれの関連付けられた光学部材の受動光学部品のセットの受動光学部品の製造異常に関する値を有し、および／または製造異常に依存して選択される。

最後に述べた実施形態を参照する一実施形態において、光学部材は少なくとも１つのレンズ要素を含み、製造異常は、少なくとも１つのレンズ要素の特徴的な大きさの名目値からの偏差を含む。特に、名目値は、少なくとも１つのレンズ要素の焦点距離であり得る。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る装置の一実施形態において、Ｎ個の光学経路の少なくとも１つは、スペーサ部材の止まり穴を含む。特に、少なくとも１つの止まり穴は、少なくとも第１の１つのＮ個の光学経路と少なくとも第２の１つの光学経路との間の光路長の差を達成するのに寄与するように設けられ得る。特に、これら少なくとも２つの光学経路の各々について、それぞれの止まり穴の長さはそれぞれの光学経路の光路長に関連していてもよく、より特定的に、第１の少なくとも２つの止まり穴の長さは、第２の１つの少なくとも２つの止まり穴の長さとは異なる。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、スペーサ部材は、互いに異なる材料からなる第１の層および第２の層を含み、特に、第２の層はポリマ材料からなり、および／または第１の層は異なるポリマ材料もしくはガラスからなる。層は特に、一般的に横方向に延在するインターフェイスを形成し得る（このインターフェイスにおいて層同士が互いに接合される）。それらは特に、実質的にブロック状または板状であり得る。層はスペーサであるとも考えられ得る。

特に、光学経路の各々における第２の層の縦方向の延在部は、それぞれの関連付けられた光学部材の製造異常に関連しているか、または製造異常に依存して選択されるようにしてもよい。さらに、第１の層の縦方向の延在部は、領域の各々について実質的に同じであるようにしてもよい。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、スペーサ部材は、Ｎ個の光学経路の各々を（横方向に）取囲む経路壁を含み、Ｎ個の光学経路の１つ以上の内部に、特にＮ個の光学経路の各々の内部に、透明材料が存在する。第１のＮ個の光学経路内に存在する透明材料の量は、第２の１つのＮ個の光学経路内に存在する透明材料の量とは異なる。それらの量は、製造異常の求められる補償が得られるように選択され得る。経路壁は不透明であり、特に、それらは不透明材料からなるようにしてもよい。開口を取囲む複数のこのような経路壁を含む複製によってウェハを製造することも可能であり、そのようなウェハは、たとえばプリズム状または管状の開口を有する平坦な篩の形状であってもよい。さらに、透明材料は硬化した硬化性材料であるようにしてもよい。こうして、材料を液体形態で経路に充填し、その後で硬化することができる。１つのＮ個の光学経路内に存在する透明材料は、特に、縦方向に規定される範囲に沿ってそれぞれの経路を完全に充填し得、特に、縦方向に規定される範囲は、それぞれの経路の端で終わる。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、Ｎセットの受動光学部品の各々は特徴的な大きさを有し、特徴的な大きさは、Ｎセットの受動光学部品のすべてについて名目上は同じである。特徴的な大きさは、たとえば焦点距離であり得る。光路長の差は、２つ以上のＮセットの受動光学部品同士の間の特徴的な大きさの望ましくない差を少なくとも部分的に補償するように設けられるようにしてもよい。望ましくない差は、特に製造異常に起因し得る。これは、受動光学部品が複製を用いて製造される場合に特に有用であり得る。複製プロセスでは製造異常が発生する可能性があり、これは繰返し可能であり、すなわち、複製プロセスを繰返し実行する際にまったく同様に、またはほぼ同様に発生する。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、光学部材は複製を用いて製造され、特に、Ｎセットの少なくとも１つについて（より特定的にＮセットの各々について）、１つ以上の受動光学部品の少なくとも１つが複製を用いて製造される。より具体的に、Ｎセットの各々について、１つ以上の受動光学部品のすべてが複製を用いて製造されるようにしてもよい。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、装置は、検出部材と称される部材を含み、検出部材はＮ個の能動光学部品を含み、Ｎ個の能動光学部品の各々は、Ｎセットの受動光学部品の１つに関連付けられており、特に、Ｎ個の能動光学部品の各々は光検知部品である。スペーサ部材は、特に検出部材と光学部材との間に配置され得る。このような装置は特に、Ｎ個のサブ画像を捕捉するための装置であり得、サブ画像の各々は、Ｎ個の能動光学部品の１つによって捕捉される。そして典型的に、サブ画像は、フル画像を生成するために処理されるサブ画像である。このため、装置は、Ｎ個の能動光学部品の各々に操作的に接続されたマイクロプロセッサを含み得る。マイクロプロセッサは特に、Ｎ個のサブ画像を処理するように、より具体的にＮ個のサブ画像からフル画像を生成するように構成され得る。マイクロプロセッサは、たとえば検出部材に含まれ得る。

第１の局面における機器：
機器は、第１の局面において、本特許出願に記載されるような複数の装置を含む。特に、機器は、本特許出願に記載されるようなＭ≧２個の装置を含む少なくとも１つのウェハを含み得る。このような機器は特に、ウェハまたはウェハスタックであり得る。

第２の局面における機器：
機器は、第２の局面において、スペーサウェハと称されるウェハを含み、スペーサウェハはＭ≧２個のスペーサ部材を含み、スペーサ部材の各々はＮ≧２個の光学経路を含み、スペーサ部材の各々について、それぞれのＮ個の光学経路のすべてが等価な幾何学的長さを有すること、および、第１のそれぞれのＮ個の光学経路の光路長は少なくとも１つの第２のそれぞれのＮ個の光学経路の光路長とは異なることが当てはまり、Ｍは整数であり、Ｎは整数である。このような機器は特に、ウェハまたはウェハスタックであり得る。

機器の一実施形態において、第１の１つのＭ個のスペーサ部材の幾何学的長さは、少なくとも第２の１つのＭ個のスペーサ部材の幾何学的長さとは異なる。代替的に、幾何学的長さは、Ｍ個のスペーサ部材のすべてについて、（少なくとも名目上は）等しくてもよい。

上述の実施形態と組合わせられ得る一実施形態において、スペーサウェハは、互いに異なる材料からなる第１の層および第２の層を含み、特に、第１の層の縦方向の延在部（または厚み）は領域の各々について実質的に同じである。層は特に、実質的に板状であり得る。それらはウェハであるとも考えられ得る。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、機器は、光学ウェハと称されるウェハを含み、光学ウェハは、各々がＮセットの受動光学部品を含むＭ個の光学部材を含み、Ｎセットの受動光学部品の各々は１つ以上の受動光学部品を含む。特に、スペーサウェハおよび光学ウェハはウェハスタックに含まれ得、ならびに／または、Ｍ個の光学部材の各々はＭ個のスペーサ部材の異なる１つに関連付けられる。

本発明は、本発明に係る対応する装置の特徴を有する機器を含み、逆の場合も同じであり、本発明に係る対応する機器の特徴を有する装置をさらに含む。

装置の利点は基本的に、対応する機器の利点に対応し、逆の場合も同じであり、機器の利点は基本的に、対応する装置の利点に対応する。

さらに、機器の第１および第２の局面を組合せることも可能である。
第１の具体的な観点における方法：
第１の具体的な観点において、本特許出願に記載されるような装置を製造するための方法は、Ｍ≧２個のスペーサ部材を含むスペーサウェハを提供するステップを含み、Ｍは整数である。特に、方法は、スペーサウェハを製造するステップを含む。ウェハレベルの製造は装置を製造するのに特に好適であり得、高歩留まりで（寸法的にまたは光学的に）公差を厳しくして製造することができる。

一実施形態において、方法は、切断および／または機械加工および／またはドリル加工および／またはレーザアブレーションを用いてスペーサウェハを製造するステップを含み、特に、切断および／または機械加工および／またはドリル加工および／またはレーザアブレーションによって、スペーサウェハに複数の止まり穴が作られ、より特定的に、複数の止まり穴はすべてが同じ長さであるとは限らない。これは、すべての光学経路について同じ幾何学的経路長を有しつつさまざまな異なる光路長を実現する効率的な方法であり得る。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、方法は、スペーサウェハを製造するステップを含み、スペーサウェハを製造するステップは、
ウェハを提供するステップと、
ウェハの縦方向の延在部を局所的に減少させるステップとを含み、
ウェハの縦方向の延在部を局所的に減少させるステップは、第１の処理ステップを実行するステップと、第１の処理ステップの後に第１の処理ステップとは異なる第２の処理ステップを実行するステップとを含む。より特定的に、第１の処理ステップは、
適用される処理技術、
それぞれの処理ステップで用いられる工具、
それぞれの処理ステップで用いられる少なくとも１つの処理パラメータ
の少なくとも１つにおいて、第２の処理ステップとは異なるようにしてもよい。

さらに、第１の処理ステップは、複数の領域からの材料の除去速度が第２の処理ステップよりも高い速度で行われるようにしてもよい。

最後に述べた実施形態を参照する一実施形態において、第１の処理ステップは、スペーサ部材のすべての光学経路について同時に実行され、第２の処理ステップは、スペーサ部材の異なる光学経路について別々に実行される。

上述の実施形態と組合わせられ得る一実施形態において、方法は、
光学経路の各々について１つずつ、複数の孔を有するウェハを提供するステップを含み、特に、孔は貫通孔であり、さらに、
液体状態の硬化性材料を孔に充填するステップと、
孔内の硬化性材料を硬化させるステップとを含み、
硬化性材料は、少なくとも硬化されると透明になる。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、スペーサウェハは、互いに異なる材料からなる第１の層および第２の層を含み、特に、方法は、第２の層から材料を除去するステップを含み、より特定的に、第２の層はポリマ材料からなる。材料の除去はより具体的に、光学経路の光路長を調節する役割を果たし得る。さらに、第１の層から材料を除去しないように、特に光学経路の光路長を調節するためには除去しないようにしてもよい。第１および第２の層は、２つの互いに接着した板を形成し得る。

本発明は、本発明に係る対応する装置または機器の特徴を有する方法を含み、逆の場合も同じであり、本発明に係る対応する方法の特徴を有する装置および機器をさらに含む。

方法の利点は基本的に、対応する装置および機器の利点にそれぞれ対応し、逆の場合も同じであり、装置および機器の利点は基本的に、対応する方法の利点にそれぞれ対応する。

第２の具体的な観点における方法：
第２の具体的な観点において、方法は装置を製造するための方法であり、特に、装置はカメラまたはカメラ用光電子モジュールであり、方法は、
Ｍ≧２個のスペーサ部材を含むスペーサウェハを提供する、特に製造するステップを含み、Ｍは整数であり、Ｍ個のスペーサ部材の各々はＮ≧２個の光学経路を含み、Ｎは整数であり、方法はさらに、
Ｍ個の光学部材を含む光学ウェハを提供する、特に製造するステップを含み、Ｍ個の光学部材の各々は、各々が１つ以上の受動光学部品を含むＮセットの受動光学部品を含み、方法はさらに、
Ｍ個の検出部材を含む検出ウェハを提供する、特に製造するステップを含み、Ｍ個の検出部材の各々はＮ個の能動光学部品を含み、
Ｍ個のスペーサ部材の各々は、光学部材の異なる１つに関連付けられ、かつ検出部材の異なる１つに関連付けられ、
Ｍ個のスペーサ部材の各々について、それぞれのＮ個のスペーサ部材の各々は、関連付けられた光学部材のＮセットの能動光学部品の異なる１つに関連付けられ、かつ関連付けられた検出部材のＮ個の能動光学部品の異なる１つに関連付けられ、
Ｍ個のスペーサ部材および関連付けられた光学部材および関連付けられた検出部材の少なくとも１つ、より特定的に複数について、
それぞれのスペーサ部材のＮ個の光学経路のすべては、関連付けられた光学部材の関連付けられたセットの受動光学部品からそれぞれの光学経路を通って関連付けられた検出部材の関連付けられた能動光学部品に進む光の、等価な幾何学的経路長を提供すること、および、
それぞれの光学部材の第１のＮセットの受動光学部品から関連付けられた光学経路を通って関連付けられた能動光学部品に進む光の光路長は、それぞれの光学部材の第２のＮセットの受動光学部品からそれぞれの関連付けられた光学経路を通ってそれぞれの関連付けられた能動光学部品に進む光の光路長とは異なることが当てはまる。

一実施形態において、方法は、複製ステップを用いてスペーサウェハを製造するステップを含み、特に、複製ステップで用いられる複製マスタは、光学経路の異なる光路長を達成するように設計され、任意に、光学経路の異なる光路長を達成するようにすでに設計された、こうして得られたスペーサ部材は、こうして得られたさらに処理されたスペーサ部材の光学経路の光路長の精度を高めるためのさらなる処理ステップを受ける。特に、さらなる処理ステップは、スペーサ部材に材料を追加するステップ、および／またはスペーサ部材から材料を除去するステップを含むようにしてもよく、より特定的に、さらなる処理ステップは、切断および／または機械加工および／またはドリル加工および／またはレーザアブレーションステップを含む。スペーサウェハの１つ以上の止まり穴の長さは、切断および／または機械加工および／またはドリル加工および／またはレーザアブレーションによって増大するようにしてもよい。

上述の実施形態の１つ以上と組合わせられ得る一実施形態において、方法は、スペーサウェハを製造するステップを含み、スペーサウェハを製造するステップは、
ウェハを提供するステップと、
ウェハの縦方向の延在部を局所的に減少させるステップとを含み、
ウェハの縦方向の延在部を局所的に減少させるステップは、第１の処理ステップを実行するステップと、第１の処理ステップの後に第１の処理ステップとは異なる第２の処理ステップを実行するステップとを含む。

本発明は、本発明に係る対応する装置または機器の特徴を有する方法を含み、逆の場合も同じであり、本発明に係る対応する方法の特徴を有する装置および機器をさらに含む。

方法の利点は基本的に、対応する装置および機器の利点にそれぞれ対応し、逆の場合も同じであり、装置および機器の利点は基本的に、対応する方法の利点にそれぞれ対応する。

さらに、第１および第２の観点における方法を組合せることも可能である。
さらなる実施形態および利点が請求項および図面から明らかになる。

以下に、例および添付の図面によって本発明をより詳細に説明する。図面は非常に簡略化された態様で示される。

説明される実施形態は例であることが意図され、本発明を限定するものではない。

断面図における、装置の展開図である。 多数のサブ画像からフル画像を得ることができることを示す図である。 断面図における、レンズ形状を有するスペーサ部材の図である。 断面図における、レンズ形状を有するスペーサ部材の図である。 断面図における、不透明的に取囲まれた光学経路を有するスペーサ部材の図である。 断面図における、分離されていない光学経路を有するスペーサ部材の図である。 断面図における、スペーサ部材の図である。 断面図における、スペーサ部材の図である。 断面図における、スペーサ部材の図である。 断面図における、２つ以上の単一部分を含むスペーサ部材を含むウェハスタックの詳細な図である。 断面図における、第１の処理ステップの後の図１０のウェハスタックの詳細な図である。 断面図における、第２の処理ステップの後の図１０および図１１のウェハスタックの詳細な図である。 断面図における、２つ以上の単一部分を含む２度処理されたスペーサ部材を含むウェハスタックの詳細な図である。 断面図における、光学経路として貫通孔を含む不透明材料からなる部材の図である。 断面図における、光学経路が透明材料で充填された図１４の部材の図である。 断面図における、光学経路が異なる量の透明材料で充填された図１４の部材の図である。

発明の詳細な説明
図１は、断面図における、本発明のある局面の概略図である。図１は、展開図において、３つの部材、すなわち光学部材６０、スペーサ部材７０および検出部材８０を示しており、これらはともに装置５０、より特定的に光電子モジュール５０を形成する。

光学部材６０はいくつかの受動光学部品６５、特にレンズ６５を含む。受動光学部品６５は割り当てられた名目焦点距離を有し、特に、すべてが同じ名目焦点距離を有する。しかし、通常は製造上の理由により、図１に符号ｆの矢印によって示されるように、受動光学部品６５の焦点距離（より特定的に前方の焦点距離）はそれぞれの名目焦点距離から偏差する。

検出部材８０は特に、画像センサ８５などの能動光学部品８５を含む半導体チップであり得る。

スペーサ部材７０は、部材６０と部材８０との間の予め規定された距離（図１の符号「ｇ」参照）を確保することに寄与する。しかし、スペーサ部材７０はさらに、名目焦点距離からの上記偏差の少なくとも部分的な訂正に寄与する。スペーサ部材７０は、各受動光学部品６５に１つずつ、いくつかの光学経路７７を含む。光学経路７７の各々は、止まり穴７５および透明材料７６の一部を含む。

スペーサ部材７０の材料の屈折率は、止まり穴７５内に通常存在する真空または空気の屈折率とは異なる（通常はより大きい）。このため、止まり穴７５の長さを、関連付けられた受動光学部品６５の焦点距離のそれぞれの名目焦点距離からの偏差に依存して調節することによって、偏差を少なくともある程度まで補償することができる。幾何学的長さｇは光学経路７７の各々について（少なくとも名目上は）同じであり、これはスペーサ部材７０の（最大または全体の）縦方向の延在部に対応する。

したがって、止まり穴の長さは、偏差が異なる受動光学部品６５ごとに異なる。
このように、異なる焦点距離を有する異なる受動光学部品６５を用いて行われる撮像によって、（名目上は）所望の撮像を行うことが達成できる。そしてこうして、部材８０の各能動光学部品８５、たとえば画像センサ８５などの検出要素８５が所望の画像を記録し得る。独立して選択または調整される止まり穴がなければ、記録される画像は通常、それぞれの受動光学部品６５の製造異常の量に依存する程度まで、所望の画像から偏差するか異なることになる。特に、各能動光学部品８５は、たとえば１つのプレノプティックカメラサブ画像もしくは１つのアレイカメラサブ画像などの１つのサブ画像、または１色もしくは１つの波長範囲の１つのサブ画像を記録し、その場合、すべての能動光学部品８５が同じ色また波長範囲のサブ画像を記録するとは限らない。

異なる能動光学部品８５によって撮像されたサブ画像は、それらからフル（最終）画像を得るために処理され得る。

図２は、多数のそのようなサブ画像８８からフル画像９０を得ることができることを示す。

異なる光学経路７７が同じ幾何学的経路長ｇを有するにも関わらず、光学経路７７同士の間で光路長の変化を達成する他の可能性もある。たとえば特許請求の範囲参照。たとえば、レンズ形状などの形状は、光路内に、たとえば止まり穴の内部に作製され得る。図３および図４は、断面図における、湾曲した（レンズ形状の）底部７８を有する止まり穴を含むスペーサ部材７０を示す。換言すれば、光学経路内にレンズ要素が形成される。図３には、光学経路が貫通孔を含み得ることも示される（図３の最も右側の経路参照）。図４には、材料がスペーサ部材７０の両側から、すなわち、光学部材が通常配置される対象側から（一般にスペーサ部材を示すすべての図面において、図１のように図面の頁の上部に向かうことが意図される）、および検出部材が通常配置される検出器側において（一般にスペーサ部材を示すすべての図面において、図１のように図面の頁の底部に向かうことが意図される）除去され得ることも示される。一般的に、本特許出願の図面の１つに示されるスペーサ部材は、図１に示されるような装置内のスペーサ部材として用いられて、そこに示されるスペーサ部材に取って代わってもよい。

光学経路７７は互いに分離していてもよく、特に光学的に互いに分離していてもよい。たとえば、スペーサ部材の一部は、特に各光学経路７７が不透明材料によって少なくとも部分的に取囲まれるように、不透明材料からなり得る。図５は、断面図における、不透明的に取囲まれた光学経路７７を有するスペーサ部材７０を示す。各光学経路７７の外側部分は、たとえば硬化性エポキシ樹脂などの硬化した硬化性材料などの不透明材料からなり、内側部分は、やはり硬化性エポキシ樹脂などの硬化した硬化性材料などの透明材料で充填され、充填材はそれぞれの光学経路（すなわち図示されるケースでは、スペーサ部材７０のそれぞれの貫通孔）を横方向に完全に充填するが、（一般的に光学経路の少なくとも１つについて）縦方向には部分的にのみ充填する。光学経路の中の横断面は、たとえば円形または矩形（鋭利な、または丸まった角を有する）であり得る。

しかし、光学経路７７の少なくとも１つはスペーサ部材の少なくとも１つの他の光学経路に隣接しているか、さらにはスペーサ部材の少なくとも１つの他の光学経路に部分的に重なっていてもよい。図６は、断面図における、分離されていない光学経路を有するスペーサ部材７０を示す。

たとえば図５のような、光学的に分離された光学経路の可能性のある利点は、光学経路同士の間のクロストークを抑制する可能性である。分離されていない光学経路の可能性のある利点は、対応する装置を（横方向に）小型化することができ、受動光学部品（図１参照）を互いにより近づけることができ、検出部材（図１参照）を互いにより近づけることができることである。

図７は、断面図における、別のスペーサ部材７０を示す。これは、液体材料を止まり穴に充填することもできることを示すものである。さらに、この充填材料は硬化し得る。充填材料の量は、製造異常の求められる補償が達成されるように選択され得る。

図８は、断面図における、別のスペーサ部材７０を示す。これは、光学部材の製造異常の補償をすでに実行しているウェハ（または部材）を、たとえば複製によって準備できることを示すものである。そしてさらに、図８は、これに加えて、次に、補償を微調整するために液体材料を止まり穴に充填することもできることを示す。

図９は、断面図における、別のスペーサ部材７０を示す。これは、一方では、スペーサ部材７０のすべての経路に（同時に）適用される訂正／調整を行なうことが可能であり、他方では、スペーサ部材７０の検出器側が単一平面を描く必要があるとは限らない（図４を参照）ことを示すものである。しかし、スペーサ部材７０の検出器側は単一平面を描く（本特許出願のほとんどの図面に示されるように）ようにすることが有利であり得る。なぜならこの場合、（スペーサ部材または検出部材の材料などの高屈折率材料と空気との間に）追加のインターフェイスを設けずにスペーサ部材を検出部材に容易に接合することができ（図１参照）、これによってやはり屈折損失を減らし、撮像品質を高めることができるからである。

装置５０（図１参照）の一般的な機能は、対象側（図１の部材６０の上方）から当たる光が、受動光学部品６５によって光学経路７７を通って部材８０の能動光学部品８５上に撮像されることである。

装置５０は、たとえば、通信装置において、および／またはアレイカメラなどのカメラにおいて使用され得る。

部材６０，７０，８０のいずれかを、特にすべてを、各々が複数のそれぞれの部材を含むウェハの形態で製造することが提案される。これによって、製造異常を補償するために提案される個別の調整を単純化して達成するなど、装置５０の製造を非常に効率的にすることができる。

たとえば、各受動光学部品６５の焦点距離が求められ、その結果に依存して、適切な長さを有する止まり穴が（たとえばドリル加工および／またはレーザアブレーションによって）作られ（たとえば、それに応じて解釈され得る図１、図３、図４、図６、図９参照）、または適切な複製マスタを用いることによって、補償すべき製造異常をすでに考慮した複製を用いて適切なスペーサウェハが生成される（たとえば、それに応じて解釈され得る図１、図３、図６、図９参照）。

また、たとえば、対応する長さの止まり穴を有することによって、製造異常をある程度すでに補償している適切なスペーサウェハを用いることによってこれらの２つの手法を組合せること、および、次に、それぞれの製造異常の十分な補償がまだ達成されていない光学経路の光路長を変更することなどによって、さらなる訂正を加えることも可能である（たとえば、それに応じて解釈され得る図３、図４、図８、図９参照）。これらのさらなる訂正は、たとえば、ドリル加工および／または機械加工および／または切断および／またはレーザアブレーションによって達成され得る。

図１０〜図１２は、本発明のさらなる可能な局面および実施形態を示す。図１０〜図１２は、断面図におけるウェハスタック１００を示す。ウェハスタック１００は、受動光学部品６５を含む光学ウェハＯＷを含み、受動光学部品６５の少なくとも一部が名目値から偏差している焦点距離などの製造異常を有し、ウェハスタック１００はさらに、光学ウェハＯＷに取付けられたスペーサウェハスタック２００を含む。光学ウェハＯＷは複数の光学部材６０を含み、スペーサウェハスタック２００は複数のスペーサ部材を含み、ウェハスタック１００において、各光学部材はスペーサ部材の異なる１つに関連付けられ整列している。検出部材および検出ウェハは図１０〜図１２に示されていない。

スペーサウェハスタック２００は、スペーサウェハＳＷ１およびスペーサウェハＳＷ２を含む。スペーサウェハＳＷ１は不透明材料からなるため、光学経路７７を光学的に互いに分離するのに大きく寄与し得る。スペーサウェハＳＷ１はさらに、光学ウェハＯＷとスペーサウェハＳＷ２との間の所望の（縦方向の）距離を確保するために設けられ得る。ウェハスタック２００の１つの特殊性は、スペーサウェハＳＷ２が異なる（しかし透明の）材料からなる２つの層ｍ１、ｍ２を含むことである。たとえば、層ｍ１はガラスからなり層ｍ２はポリマ材料からなり、または層ｍ１はポリマ材料からなり層ｍ２はガラスからなる。より一般的に、光学ウェハＯＷに面する層（ｍ１）は機械的な安定性を提供するために設けられ、他方の層（ｍ２）（より特定的にその材料）は層ｍ１（の材料）よりも機械的に脆弱であるようにしてもよい。および／または、スペーサウェハＳＷ２から材料を除去するための方法またはプロセスを考慮して、層ｍ２の材料は層ｍ１の材料よりも容易に除去できるようにしてもよい。しかし、層ｍ１も一般的に省略可能であることに留意されたい。

さらに、層ｍ１およびｍ２はそれぞれ、別個であるが互いに接合されるスペーサウェハとして考慮することも可能である。

より具体的に、図１１および図１２に示されるように、光学ウェハＯＷの製造異常を補償するための材料の除去は、層ｍ２のみで行われるようにすることも可能である。

さらに、図１０〜図１２、より具体的に図１１および図１２は、スペーサウェハからの、またはスペーサウェハスタック２００からの（またはより具体的に層ｍ２からの）材料の除去を２つの（または一般的に２つ以上の）処理ステップで実行可能であることを示す。材料を除去することによって、光学経路７７における光路長を変えることができる。この場合、図１１は、図１０のスペーサウェハスタック２００に第１の処理ステップを適用することによって得られるウェハスタックを示し、図１２は、図１１のスペーサウェハスタック２００に第２の処理ステップを適用することによって得られるウェハスタック１００を示す。２つの連続して適用される処理ステップは異なる処理ステップであってもよく、たとえば、両処理ステップがフライス作業によって実行される場合、第１の処理ステップでは異なるフライス工具が用いられ得、場合によっては第２の処理ステップよりも速い送り速度も適用され得る。さらに、処理ステップにおいて異なる処理技術を組合わすこと、たとえばレーザアブレーションの後にフライス作業を行うこと、またはその逆も可能である。

第２の処理ステップは、特に、（補償効果を最適化するための）微調整ステップであり得る。

そしてさらに、図１１および図１２は、２×２アレイのチャネルを有する４チャネル装置（図１１および図１２参照）などの複数チャネル装置の場合に可能な処理方法を示していると見ることができる。図１１に示されるように、第１の処理ステップは１つの装置ごとに、すなわち１つのスペーサ部材ごとに個別に実行するが、第２の処理ステップは各光学経路７７ごとに個別に実行することも可能である（図１２参照）。こうして、分離ステップの後（図１２の厚い破線参照）、異なる高さ（縦方向の延在部）を有し、したがって自身の光学経路の異なる幾何学的長さｇ１，ｇ２，ｇ３を有するスペーサ部材が通常得られるが、これは１つのスペーサ部材のすべての光学経路について等しいが、たとえば焦点距離などの訂正は、各経路について独立して（第２の処理ステップで）行うことができる。

図１０〜図１２に示されるような実施形態では、スペーサ部材への検出部材の接合は通常、ウェハスタック１００の分離時に達成され得るスペーサ２００の分離後になされる必要がある。

図１３は、断面図における、２つ以上の単一部分（ＳＷ１，ｍ１，ｍ２）を含む２度処理されたスペーサ部材を示す。実際、図１３は図１２と深く対応しているが、スペーサウェハＳＷ２は水平方向に（横方向に）反射しており、さらに、第２の処理ステップにおいて材料を除去する（横方向に規定される）面積が図１２に示される面積と比較して小さくなっている。

図１３に示されるような実施形態の場合、受動光学部品６５の、または、特に、同じ１つの光学経路に属する受動光学部品で構成される受動光学部品セットの、製造異常に関するデータが得られる。このようなデータに基づいて、スペーサウェハＳＷ２の層ｍ２が第１の処理ステップを受ける（図１１に示されるのと同様）。この第１の処理ステップは特に、スペーサ部材のすべての光学経路について同時に（典型的に同じ１つの工具を用いて）、しかし異なるスペーサ部材について別々に適用される。

その後、場合によっては受動光学部品６５の製造異常についてのさらなるデータ（場合によっては、光学ウェハＯＷ、スペーサウェハＳＷ１およびスペーサウェハＳＷ２の予備のアセンブリから得られる）に基づいて、各光学経路が個別に対処される第２の処理ステップが適用される。

そして、スペーサウェハＳＷ１およびＳＷ２ならびに光学ウェハＯＷを互いに接合してウェハスタック１００を形成する。これは、１つ以上のステップで達成され得る。複数の検出部材を含む検出ウェハ（図１参照）をこの時点ですでにスペーサウェハＳＷ２に接合することも可能であり、またはこれは後で達成される。最後に、たとえばダイシングまたはレーザ切断によって分離した装置が得られる分離ステップが適用される。こうして得られた装置は、たとえば、コンピュテーショナルカメラもしくはコンピュテーショナルカメラ用モジュール、またはアレイカメラもしくはアレイカメラ用モジュールであり得る。

図１４〜図１６は、断面図における、不透明的に（横方向に）囲まれた光学経路７７を有するスペーサ部材を示す。図５の実施形態はこれと同様であり、実際、図１４〜図１６は、図５に示されるようなスペーサウェハを得る方法を示し得る。

図１４は、断面図における、光学経路として貫通孔を有する不透明材料からなる部材を示し、図１５は、断面図における、図１４の部材であるが、光学経路に透明材料が充填された部材を示し、図１６は、断面図における、光学経路に異なる量の透明材料が充填された図１４の部材を示す。

図５および図１６に示されるようなスペーサ部材７０を得るために、複数の貫通孔を有するウェハ（図１４参照）が設けられ得る。このようなウェハは、たとえば複製プロセスを用いて、たとえば単一部分として得ることができる。そして、液体硬化性材料が貫通孔に充填され、その後、たとえば固まって硬化する。この間、液体材料が貫通孔から流れ出ないようにするために、ウェハはシリコーン製マットなどの基板上に配置され得る。硬化した後、充填材料は透明である。場合によっては、検出器側に高品質の光学面を有するために、こうして得られたウェハに研磨ステップが適用され得る。

図５および図１６に示されるようなスペーサ部材７０を得る第１の方法では、孔に充填される液体材料の量は、光路長の所望の調整を達成するように、光学経路ごとに個別に選択される。第２の方法では、充填される材料の量は、スペーサ部材のすべての貫通孔について（すなわちすべての光学経路について）（少なくとも名目上は）等しく、スペーサウェハのすべての貫通孔について（すなわちすべての光学経路について）（少なくとも名目上は）等しくてもよい（図１５参照）。硬化した後、光学経路について個別に液体硬化性材料をさらに（もしくは同じだけ）追加するための、および／または光学経路について個別に液体硬化性材料の一部を除去するための処理ステップが実行される。しかし、このような微調整ステップは、上述の第１の方法の場合にも適用可能である。

液体材料を充填するために、たとえば、（フリップチップなどをアンダーフィルするための電子機器製造から公知であるような）ディスペンサが用いられ得る。材料を除去するために、機械加工またはフライス加工またはドリル加工またはレーザアブレーションが用いられ得る。

上記から明らかになるように、本発明は、非常に高い歩留まりで高精度光学装置をウェハスケールで大量生産することを可能にし得る。特に、光学ウェハおよび／または光学部材および／または受動光学部品を製造するときに（または製造するために）複製を用いる場合、特に複数の光学部材および／または受動光学部品を同時に（もしくは単一プロセスで）製造するために複製ステップを用いる場合、繰返し可能な製造異常が発生することがあり、これは本発明によって非常に良好に補償され得る。ここにおいて、補償を達成するために、たとえばスペーサウェハを補償するまたはスペーサ部材を補償するために、複製が適用されてもよいし適用されなくてもよい。

Claims (8)

1. 装置（５０）を製造するための方法であって、前記方法は、
   Ｍ≧２個のスペーサ部材（７０）を含むスペーサウェハを提供するステップを備え、Ｍは整数であり、前記Ｍ個のスペーサ部材（７０）の各々はＮ≧２個の光学経路（７７）を含み、Ｎは整数であり、前記方法はさらに、
   Ｍ個の光学部材（６０）を含む光学ウェハ（ＯＷ）を提供するステップを備え、前記Ｍ個の光学部材の各々は、各々が１つ以上の受動光学部品（６５）を含むＮセットの受動光学部品（６５）を含み、前記方法はさらに、
   Ｍ個の検出部材（８０）を含む検出ウェハを提供するステップを備え、前記Ｍ個の検出部材の各々はＮ個の能動光学部品を含み、
   前記Ｍ個のスペーサ部材（７０）の各々は、前記光学部材（６０）の異なる１つに関連付けられ、かつ前記検出部材（８０）の異なる１つに関連付けられ、
   前記Ｍ個のスペーサ部材（７０）の各々について、それぞれのＮ個のスペーサ部材の各々は、関連付けられた光学部材（６０）のＮセットの能動光学部品の異なる１つに関連付けられ、かつ関連付けられた検出部材（８０）のＮ個の能動光学部品の異なる１つに関連付けられ、
   前記Ｍ個のスペーサ部材（７０）および関連付けられた光学部材（６０）および関連付けられた検出部材（８０）の少なくとも１つについて、
   それぞれのスペーサ部材（７０）のＮ個の光学経路（７７）のすべては、関連付けられた光学部材（６０）の関連付けられたセットの受動光学部品（６５）からそれぞれの光学経路（７７）を通って関連付けられた検出部材（８０）の関連付けられた能動光学部品に進む光の等価な幾何学的経路長を提供すること、および、
   それぞれの光学部材（６０）のＮセットの受動光学部品（６５）から関連付けられた光学経路（７７）を通って関連付けられた能動光学部品に進む光の光路長の少なくとも２つは互いに異なることが当てはまり、
   前記方法は、前記Ｍ×Ｎ個の光学経路（７７）の各々について、それぞれの経路の光学部材（６０）が製造異常を示す場合、
   それぞれの関連付けられた光学部材（６０）の製造異常に関する値を取得するステップと、
   前記製造異常に依存して前記光路長を選択するステップとを含む、方法。
2. 前記製造異常は、それぞれの関連付けられた光学部材（６０）の受動光学部品のセットの受動光学部品（６５）の製造異常であり、前記スペーサウェハは、互いに異なる材料からなる第１の層（ｍ１）および第２の層（ｍ２）を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、前記第２の層（ｍ２）から材料を除去することによって前記光路長を調節するステップを備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２の層（ｍ２）はポリマ材料からなる、請求項３に記載の方法。
5. 前記スペーサウェハを製造するステップを備え、前記スペーサウェハを製造するステップは、
   ウェハを提供するステップと、
   前記ウェハの縦方向の延在部を局所的に減少させるステップとを含み、
   前記ウェハの縦方向の延在部を局所的に減少させるステップは、第１の処理ステップを実行するステップと、前記第１の処理ステップの後に前記第１の処理ステップとは異なる第２の処理ステップを実行するステップとを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１の処理ステップは、
   適用される処理技術、
   それぞれの処理ステップで用いられる工具、
   それぞれの処理ステップで用いられる少なくとも１つの処理パラメータ
   の少なくとも１つにおいて、前記第２の処理ステップとは異なる、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の処理ステップは、複数の領域からの材料の除去速度が前記第２の処理ステップよりも高い速度で行われる、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記第１の処理ステップは、スペーサ部材（７０）のすべての経路について同時に実行され、前記第２の処理ステップは、スペーサ部材（７０）の異なる光学経路（７７）について別々に実行される、請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。

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