JPWO2017179144A1 - 内視鏡用光学ユニットの製造方法および内視鏡 - Google Patents
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Abstract
内視鏡用光学ユニットの製造方法は、素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗを作製する工程と、素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗを積層し接合ウエハ７０Ｗを作製する工程と、接合ウエハ７０Ｗを第１の基体８０に固定する第１の固定工程と、接合ウエハ７０Ｗを第１の切断線Ｃ１に沿って切断し、スライス体９０に分割する第１の切断工程と、スライス体９０の切断面９０ＳＡを第２の基体８０Ａに固定する第２の固定工程と、スライス体９０を第２の切断線Ｃ２に沿って切断し内視鏡用光学ユニット１に分割する第２の切断工程と、を具備し、第２の基体８０Ａに固定されていた側面１０ＳＳの面積Ｓ２が、入光面１０ＳＡの面積Ｓ１よりも広い。
Description
本発明は、複数の素子が積層された内視鏡用光学ユニットの製造方法および内視鏡用光学ユニットを硬性先端部に有する内視鏡に関する。
内視鏡の硬性先端部に配設される内視鏡用光学ユニットは低侵襲化のため小型化が重要であり、例えば、入光面の面積は、数ｍｍ２以下で、小さいものでは１ｍｍ２以下である。極小の光学ユニットを製造する方法として、それぞれが複数の光学素子を含む素子ウエハを積層し接合ウエハを作製し、接合ウエハを切断し個片化する方法がある。接合ウエハは、例えばダイシングテープに粘着固定されてから切断される。
なお、この光学ユニットの製造方法は、日本国特開２０１４−７１９３２号公報に開示されているマルチメモリモジュールの製造方法と類似している。
しかし、入光面の面積が数ｍｍ２以下、特に１ｍｍ２以下の光学ユニットでは、ダイシングテープに粘着固定される面積も数ｍｍ２以下、特に１ｍｍ２以下と極めて小さいために、十分に固定することは容易ではない。
このため、切断加工中に、切断された光学ユニットがダイシングテープから剥がれて飛散したり、所望の切断線に沿って切断できずに側面が斜めなるような加工形状異常が生じたりするため、生産性が高くは無いおそれがあった。
本発明の実施形態は、生産性の高い内視鏡用光学ユニットの製造方法および生産性の高い製造方法により製造された内視鏡用光学ユニットを具備する内視鏡を提供することを目的とする。
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法は、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハを作製する工程と、前記複数の素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、前記接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、前記接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、前記複数のスライス体を前記第１の基体から取り外す工程と、前記スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、前記スライス体を、互いに平行で、前記第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、内視鏡用光学ユニットに分割する第２の切断工程と、前記内視鏡用光学ユニットを前記第２の基体から取り外す工程と、を具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、第２の基体に固定されていた前記入光面と直交する側面の面積が、入光面の面積よりも広い。
本発明の実施形態の内視鏡は、挿入部の硬性先端部に内視鏡用光学ユニットを具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハを作製する工程と、前記複数の素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、前記接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、前記接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、前記複数のスライス体を前記第１の基体から取り外す工程と、前記スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、前記スライス体を、互いに平行で、前記第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、内視鏡用光学ユニットに分割する第２の切断工程と、前記内視鏡用光学ユニットを前記第２の基体から取り外す工程と、を具備する製造方法で製造され、前記内視鏡用光学ユニットは、第２の基体に固定されていた前記入光面と直交する側面の面積が、入光面の面積よりも広い。
＜第１実施形態＞
＜撮像ユニットの構成＞
図１および図２に示すように、本実施形態の内視鏡用光学ユニットは、撮像素子２０、および複数の半導体素子３０〜６０が積層されている撮像ユニット１である。
＜撮像ユニットの構成＞
図１および図２に示すように、本実施形態の内視鏡用光学ユニットは、撮像素子２０、および複数の半導体素子３０〜６０が積層されている撮像ユニット１である。
なお、図面は、いずれも模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、一部の構成要素の図示を省略する場合がある。
そして、撮像ユニット１は、光路（光軸Ｏ）に直交する方向の断面が同じ大きさの、カバーガラス素子１０と、撮像素子（イメージャ）２０と、半導体素子３０と、半導体素子４０と、半導体素子５０と、半導体素子６０と、が順に積層されて構成されている。後述するように、撮像ユニット１は、複数のウエハが積層された接合ウエハの切断により作製されるウエハレベル光学ユニットであり、その外形は直方体である。
図３に示す様に、撮像ユニット１は内視鏡９の挿入部９Ｂの硬性先端部９Ａに配設され、被写体像を撮像し、撮像信号を処理して出力する。すなわち、別の実施形態の内視鏡９は、撮像ユニット１が硬性先端部９Ａに配設された挿入部９Ｂと、挿入部９Ｂの基端側に配設された操作部９Ｃと、操作部９Ｃから延出するユニバーサルコード９Ｄと、を含む。なお、硬性先端部９Ａに配設された撮像ユニット１から出力された撮像信号は、ユニバーサルコード９Ｄを挿通するケーブルを介してプロセッサに伝送される。また、撮像ユニット１への駆動信号もユニバーサルコード９Ｄを挿通するケーブルを介してプロセッサから伝送される。
カバーガラス素子１０は、撮像素子２０の撮像面を保護する透明材料からなる。一方、撮像素子２０および半導体３０〜６０はシリコン等の半導体からなる。
撮像素子２０の撮像面２０ＳＡには、ＣＭＯＳ受光素子等の受光部２１と、受光部２１と接続された電極２２とが形成されている。電極２２は貫通配線２５を介して、撮像面２０ＳＡと対向する裏面の電極と接続されている。撮像面２０ＳＡには透明接着樹脂７０を介してカバーガラス素子１０が接着されている。
半導体素子３０〜６０には、それぞれ半導体回路３１〜６１が形成されている。半導体素子３０〜６０は、貫通配線３５、４５、５５，６５を介して互いに接続されている。半導体素子６０の裏面６０ＳＢには、貫通配線６５と接続されたバンプ６６が配設されている。撮像ユニット１は、バンプ６６を介して電気信号を受電／送電する。
撮像素子２０および半導体素子３０〜６０の間には、機械的補強および接合信頼性向上のために、絶縁樹脂７１〜７４が充填されている。
撮像ユニット１は、入光面１０ＳＡと裏面６０ＳＢと４側面１０ＳＳ１〜１０ＳＳ４を有する直方体である。
光軸Ｏと直交する断面、例えば、入光面１０ＳＡは、０．７ｍｍ×０．５ｍｍの矩形である。すなわち、入光面１０ＳＡの面積Ｓ１は、わずか、０．３５ｍｍ２である。なお、撮像ユニット１の高さ（Ｚ方向寸法）は、１．５ｍｍである。このため、側面１０ＳＳ１〜１０ＳＳ４の面積（Ｓ２、Ｓ３）は、Ｓ２＝１．０５ｍｍ２、Ｓ３＝０．７５ｍｍ２であり入光面１０ＳＡの面積Ｓ１（０．３５ｍｍ２）よりも広い。
撮像ユニット１は、入光面１０ＳＡの面積Ｓ１が、１ｍｍ２以下の０．３５ｍｍ２であるが、後述する製造方法により製造されるため、切断加工中に、切断された撮像ユニット１がダイシングテープから剥がれて飛散したり、所望の切断線に沿って切断できなかったりするおそれがないため、生産性が高い。なお、本発明は、入光面１０ＳＡの面積Ｓ１が、１ｍｍ２以下の撮像ユニットにおいて特に効果的である。
＜撮像ユニットの製造方法＞
次に図４に示すフローチャートに沿って、実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明する。
次に図４に示すフローチャートに沿って、実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明する。
＜ステップＳ１１＞素子ウエハ作製
図５に示す様に、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗが作製される。
図５に示す様に、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗが作製される。
素子ウエハ１０Ｗはガラスウエハであるが、複数のカバーガラス素子１０を含んでいると見なすことができる。素子ウエハ１０Ｗは、撮像する光の波長帯域において透明であればよく、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、または単結晶サファイア等を用いる。
撮像ウエハ２０Ｗには、公知の半導体製造技術により受光部２１等が形成されている複数の撮像素子２０を含む。撮像ウエハ２０Ｗに読み出し回路が形成されていてもよい。半導体ウエハ３０Ｗ〜６０Ｗには、それぞれ公知の半導体製造技術により複数の半導体回路が形成されている。そして、撮像ウエハ２０Ｗの撮像素子２０および半導体ウエハ３０Ｗ〜６０Ｗのそれぞれの素子３０〜６０には、貫通配線２５〜６５が形成されている。貫通配線２５〜６５は、後述する接合ウエハ作製工程で複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗを積層した後に、形成しても良い。
例えば、半導体ウエハ３０Ｗの半導体回路３１は、複数の薄膜キャパシタを含んでおり、受光部２１が出力した撮像信号の１次処理を行う。半導体ウエハ４０Ｗの半導体回路４１は、半導体回路３１が出力した撮像信号のＡＤ変換処理を行う。半導体ウエハ５０Ｗの半導体回路５１は、伝送バッファ、抵抗、およびキャパシタを含んでいる。半導体ウエハ６０Ｗの半導体回路６１は、タイミング調整回路を含んでいる。半導体ウエハの数、およびそれぞれが含んでいる半導体回路の種類等は撮像ユニット１の仕様に応じて設定される。また、半導体ウエハの両面に半導体回路が形成されていてもよいし、半導体ウエハの下面に半導体回路が形成されていてもよい。
＜ステップＳ１２＞接合ウエハ作製
図６に示す様に、複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗが積層されて、接合ウエハ７０Ｗが作製される。積層されると、撮像ウエハ２０Ｗおよび半導体ウエハ３０Ｗ〜６０Ｗのそれぞれの素子は、貫通配線２５〜６５を介して電気的に接続される。また、以下の図では図示を省略するが、カバーガラスウエハである素子ウエハ１０Ｗと撮像ウエハ２０Ｗとの間には透明接着樹脂７０が充填され、撮像素子２０および半導体３０〜６０の間には絶縁樹脂７１〜７４が充填される。
図６に示す様に、複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗが積層されて、接合ウエハ７０Ｗが作製される。積層されると、撮像ウエハ２０Ｗおよび半導体ウエハ３０Ｗ〜６０Ｗのそれぞれの素子は、貫通配線２５〜６５を介して電気的に接続される。また、以下の図では図示を省略するが、カバーガラスウエハである素子ウエハ１０Ｗと撮像ウエハ２０Ｗとの間には透明接着樹脂７０が充填され、撮像素子２０および半導体３０〜６０の間には絶縁樹脂７１〜７４が充填される。
ウエハ間の電気的接続は、バンプ電極によって接続しても良いし、絶縁膜を介した直接接合により各ウエハ間を機械的に接合した後に、貫通配線によってウエハ間を電気的に接続しても良い。また、各ウエハ間を絶縁膜内に埋め込んだ接続電極を介して、絶縁膜と接続電極を一括で接続するハイブリッドボンディングにより接続しても良い。
＜ステップＳ１３＞第１の固定工程
接合ウエハ７０Ｗの主面７０ＳＢが第１の基体であるダイシングテープ８０に粘着固定される。なお、ダイシングテープ８０はダイシングフレーム８１に保持されている。第１の基体は、接合ウエハ７０Ｗが固定可能であればダイシングテープ８０に限られるものではない。また、接合ウエハ７０Ｗの主面７０ＳＡがダイシングテープ８０に固定されてもよい。さらに、接合ウエハ７０Ｗの固定は、粘着固定のかわりに、ワックスを用いた固定でも構わない。
接合ウエハ７０Ｗの主面７０ＳＢが第１の基体であるダイシングテープ８０に粘着固定される。なお、ダイシングテープ８０はダイシングフレーム８１に保持されている。第１の基体は、接合ウエハ７０Ｗが固定可能であればダイシングテープ８０に限られるものではない。また、接合ウエハ７０Ｗの主面７０ＳＡがダイシングテープ８０に固定されてもよい。さらに、接合ウエハ７０Ｗの固定は、粘着固定のかわりに、ワックスを用いた固定でも構わない。
＜ステップＳ１４＞第１の切断工程
図７に示す様に、接合ウエハ７０Ｗが、互いに平行な複数の第１の切断線Ｃ１に沿って例えばダイシングソーにより切断され、複数のスライス体９０に分割される。スライス体９０の側面は切断面９０ＳＡ、９０ＳＢからなる。切断はレーザーダイシングまたはプラズマダイシングを用いてもよい。
図７に示す様に、接合ウエハ７０Ｗが、互いに平行な複数の第１の切断線Ｃ１に沿って例えばダイシングソーにより切断され、複数のスライス体９０に分割される。スライス体９０の側面は切断面９０ＳＡ、９０ＳＢからなる。切断はレーザーダイシングまたはプラズマダイシングを用いてもよい。
＜ステップＳ１５＞
複数のスライス体９０が、第１の基体であるダイシングテープ８０から取り外される。例えば、ダイシングテープ８０は、紫外線が照射されたり、加熱されたりすると、粘着力が消失するため、スライス体９０をダイシングテープ８０から容易に分離することができる。
複数のスライス体９０が、第１の基体であるダイシングテープ８０から取り外される。例えば、ダイシングテープ８０は、紫外線が照射されたり、加熱されたりすると、粘着力が消失するため、スライス体９０をダイシングテープ８０から容易に分離することができる。
＜ステップＳ１６＞第２の固定工程
図８に示す様に、スライス体９０の切断面９０ＳＡが第２の基体であるダイシングテープ８０Ａに粘着固定される。なお、ダイシングテープ８０Ａはダイシングフレーム８１Ａに保持されている。また、スライス体９０の切断面９０ＳＢがダイシングテープ８０Ａに固定されてもよい。
図８に示す様に、スライス体９０の切断面９０ＳＡが第２の基体であるダイシングテープ８０Ａに粘着固定される。なお、ダイシングテープ８０Ａはダイシングフレーム８１Ａに保持されている。また、スライス体９０の切断面９０ＳＢがダイシングテープ８０Ａに固定されてもよい。
なお、ダイシングテープ８０とダイシングテープ８０Ａとは同じ種類のダイシングテープであっても良いし、異なる種類の固定部材でもよい。
＜ステップＳ１７＞第２の切断工程
図９に示す様に、スライス体９０が、互いに平行で、第１の切断線Ｃ１に直交する複数の第２の切断線Ｃ２に沿って切断され、内視鏡用光学ユニットである撮像ユニット１に分割される。第２の切断方法は、第１の切断方法と同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、第１の切断方法がダイシングソーで、第２の切断方法がレーザーダイシングでもよい。
図９に示す様に、スライス体９０が、互いに平行で、第１の切断線Ｃ１に直交する複数の第２の切断線Ｃ２に沿って切断され、内視鏡用光学ユニットである撮像ユニット１に分割される。第２の切断方法は、第１の切断方法と同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、第１の切断方法がダイシングソーで、第２の切断方法がレーザーダイシングでもよい。
すでに説明したように、直方体の撮像ユニット１は入光面１０ＳＡの面積Ｓ１が１ｍｍ２以下の０．３５ｍｍ２である。しかし、第２の切断工程において、切断された撮像ユニット１は、入光面１０ＳＡよりも面積が広い側面１０ＳＳ１がダイシングテープ８０Ａに固定されている。すなわち、側面１０ＳＳ１の面積Ｓ２は１．０５ｍｍ２であり、Ｓ１の３倍もある。
固定面積が広いため、切断加工中に、切断された撮像ユニット１がダイシングテープ８０Ａから剥がれて飛散したり、所望の切断線に沿って切断できなかったりすることがないため、撮像ユニット１は生産性が高い。
なお、入光面１０ＳＡと直交する側面１０ＳＳの面積Ｓ２が、入光面１０ＳＡの面積Ｓ１よりも広い撮像ユニット１であれば、本実施形態の製造方法は前記効果を有する。入光面１０ＳＡの面積Ｓ１の下限は、生産性の観点から、例えば、０．０５ｍｍ２以上が好ましい。なお、側面１０ＳＳの面積Ｓ２は、入光面１０ＳＡの面積Ｓ１の１．５倍以上が好ましく、２．０倍以上が特に好ましい。また、側面１０ＳＳの面積Ｓ２は、１ｍｍ２超であることが好ましい。
さらに、切断された撮像ユニット１のダイシングテープ８０Ａに固定されている面の面積が広い程、生産性がよい。このため、第２の切断工程により分割された撮像ユニットの第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に固定されている側面１０ＳＳ１の面積が、側面１０ＳＳ１と直交する側面１０ＳＳ２の面積よりも広いことが好ましい。
例えば、撮像ユニット１では、側面１０ＳＳ１、１０ＳＳ３の面積Ｓ１が１．０５ｍｍ２であり、側面１０ＳＳ２、１０ＳＳ４の面積Ｓ２が０．７５ｍｍ２であるため、側面１０ＳＳ１または側面１０ＳＳ３がダイシングテープ８０Ａに固定されていることが好ましい。
＜ステップＳ１８＞
切断された撮像ユニット１が、第２の基体であるダイシングテープ８０Ａから取り外される。
切断された撮像ユニット１が、第２の基体であるダイシングテープ８０Ａから取り外される。
なお、図１０に示す様に、いずれかの素子ウエハ、例えば、素子ウエハ６０Ｗには、貫通配線６５と略同じ構成のアライメントマークＭ６０が配設されていることが好ましい。アライメントマークＭ６０は第２の切断線Ｃ２の位置を示している。
アライメントマークＭ６０は、貫通配線６５と同時に配設され、貫通配線６５と同じ材料である例えば銅により素子ウエハ６０Ｗの凹部（貫通孔）が充填されている。なお、アライメントマークＭ６０と貫通配線６５との断面積および断面形状は異なっていてもよい。
図１１に示す様に、第１の切断工程により、スライス体９０（６０Ｓ）の切断面には、第２の切断線Ｃ２の位置を示すアライメントマークＭ６０の切断面が露出する。ここで、貫通配線６５と略同じ構成のアライメントマークＭ６０等は、貫通配線６５と同時に作製できるため特に好ましい。
図１１に示したスライス体９０では、素子ウエハ３０ＷにもアライメントマークＭ３０が配設されているため、スライス体９０の切断面には、アライメントマークＭ３０も露出している。
第２の切断線Ｃ２の位置を示すアライメントマークがスライス体９０の切断面に露出していると、切断工程がより容易である。なお、アライメントマークは少なくとも１つの素子ウエハに配設されていればよい。
なお、複数の素子ウエハに、それぞれアライメントマークが配設されていた場合に、素子ウエハの積層誤差により、複数のアライメントマークが異なる第２の切断線Ｃ２の位置を示すことがある。この場合には、例えば、複数のアライメントマークが示す第２の切断線Ｃ２の位置の平均位置等をもとに、第２の切断処理が行われる。
なお、アライメントマークは第１の切断工程によりスライス体９０の切断面に露出すれば、素子ウエハを貫通している必要はなく、さらに、素子ウエハの表面に配設されていてもよい。また、アライメントマークの幅が第１の切断による切りしろの幅よりも広く、切断により隣り合う２つのスライス体９０の側面に、それぞれアライメントマークの切断面が露出していてもよい。
＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例の撮像ユニット１Ａ〜１Ｃについて説明する。撮像ユニット１Ａ〜１Ｃは、撮像ユニット１と類似し同じ効果を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に第１実施形態の変形例の撮像ユニット１Ａ〜１Ｃについて説明する。撮像ユニット１Ａ〜１Ｃは、撮像ユニット１と類似し同じ効果を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
＜第１実施形態の変形例１＞
図１２Ａに示す様に、変形例１の撮像ユニット１Ａでは、第２の切断工程の前に、第２の切断線Ｃ２に沿って、断面がＶ字の第１の溝Ｔ９０Ａを形成する第１の溝形成工程を更に具備する。
図１２Ａに示す様に、変形例１の撮像ユニット１Ａでは、第２の切断工程の前に、第２の切断線Ｃ２に沿って、断面がＶ字の第１の溝Ｔ９０Ａを形成する第１の溝形成工程を更に具備する。
すなわち、第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に切断面９０ＳＡが固定されているスライス体９０Ａに、断面がＶ字型のダイシングブレード９９Ａを用いて、開口幅がＷ１の第１の溝Ｔ９０Ａが形成される。
次に、図１２Ｂに示す様に、切断で失われるスペースである、切りしろが、Ｗ２、すなわち、幅がＷ２のダイシングブレード９９Ｂを用いて、スライス体９０Ａが、撮像ユニット１Ａに切断される。すなわち、切断きりしろの上部の幅Ｗ１が下部の幅Ｗ２よりも広い。
撮像ユニット１Ａは側面が面取りされており、断面が六角形であるため、撮像ユニット１よりも体積が小さく、硬性先端部９Ａの狭いスペースへの配設が容易であり、他部材を切りしろのスペースに収容することができるため、細径である。
＜第１実施形態の変形例２＞
変形例２の撮像ユニット１Ｂの製造方法では、まず撮像ユニット１Ａと同じように第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に切断面９０ＳＡが固定されているスライス体９０Ａの切断面９０ＳＢに、断面がＶ字型のダイシングブレード９９Ａを用いて、第１の溝Ｔ９０Ａが形成される（図１２Ａと同じ）。
変形例２の撮像ユニット１Ｂの製造方法では、まず撮像ユニット１Ａと同じように第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に切断面９０ＳＡが固定されているスライス体９０Ａの切断面９０ＳＢに、断面がＶ字型のダイシングブレード９９Ａを用いて、第１の溝Ｔ９０Ａが形成される（図１２Ａと同じ）。
そして、スライス体９０Ａが第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）から取り外され、第２の基体に固定されていた切断面９０ＳＡとは反対の切断面９０ＳＢが第３の基体（ダイシングテープ８０Ｂ）に粘着固定される。そして、図１３Ａに示す様に、第３の基体（ダイシングテープ８０Ｂ）に固定されているスライス体９０Ａの切断面９０ＳＡに、断面がＶ字型のダイシングブレード９９Ｂを用いて、第２の溝Ｔ９０Ｂが形成されたスライス体９０Ｂが作製される。
次に、図１３Ｂに示す様に、ダイシングブレード９９Ｂを用いて、スライス体９０Ｂが、撮像ユニット１Ｂに切断される。
撮像ユニット１Ｂは全ての側面が面取りされており、断面が八角形であるため、撮像ユニット１Ａよりも更に体積が小さく、硬性先端部９Ａの狭いスペースへの配設がより容易である。
＜第１実施形態の変形例３＞
図１４Ａに示す様に、変形例３の撮像ユニット１Ｃの製造方法では、第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に固定されているスライス体９０Ｃに、幅がＷ１のダイシングブレード９８Ａを用いて、第１の溝Ｔ９０Ｃが形成される。
図１４Ａに示す様に、変形例３の撮像ユニット１Ｃの製造方法では、第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に固定されているスライス体９０Ｃに、幅がＷ１のダイシングブレード９８Ａを用いて、第１の溝Ｔ９０Ｃが形成される。
次に、図１４Ｂに示す様に、幅がＷ１よりも狭いＷ２のダイシングブレード９８Ｂを用いて、スライス体９０Ｃが、撮像ユニット１Ｃに切断される。このため、切断きりしろの上部の幅Ｗ１が下部の幅Ｗ２よりも広い。
図１４Ｃに示すように、撮像ユニット１Ｃは、第２の切断工程が、幅の異なる２種類のブレード９８Ａ、９８Ｂを用いて行われるステップダイシングでるため、その側面には平行な凸部が形成されている。凸部の高さＷ３は、（Ｗ１−Ｗ２）である。
撮像ユニット１Ｃは、凸部をガイドとして、他部材、例えば、硬性先端部の長軸方向に正確に配置することが容易である。
＜第２実施形態＞
第２実施形態の内視鏡用光学ユニットは、撮像ユニット１〜１Ｃと類似し同じ効果を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
第２実施形態の内視鏡用光学ユニットは、撮像ユニット１〜１Ｃと類似し同じ効果を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
第２実施形態の内視鏡用光学ユニットは、複数の光学素子１０Ｄ〜５０Ｄが積層されているレンズユニット２Ｄである。
レンズユニット２Ｄは、撮像ユニット１等と同じように、複数の光学素子を含む複数の素子が積層された接合ウエハの切断により作製される。
すなわち、レンズユニット２Ｄの製造方法は、それぞれが複数のレンズ素子を含む複数のレンズ素子ウエハを作製する工程と、複数のレンズ素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、複数のスライス体を第１の基体から取り外す工程と、スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、スライス体を、互いに平行で、第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、入光面の面積が１ｍｍ２以下のレンズユニット２Ｄに分割する第２の切断工程と、を具備する。
そして、レンズユニット２Ｄは、第２の基体８０Ａに固定されていた側面１０ＳＳ１の面積は、入光面１０ＳＡの面積よりも広い。
レンズユニット２Ｄは、第２の基体８０Ａへの固定面積が広いため、切断加工中に、切断されたレンズユニット２Ｄがダイシングテープ８０Ａから剥がれて飛散したり、所望の切断線に沿って切断できなかったりすることがないため、レンズユニット２Ｄは生産性が高い。
さらに、図１５Ａに示す様に、レンズユニット２Ｄは、第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に固定されているスライス体９０Ｄが、断面がＵ字状のダイシングブレード９７を用いて、レンズユニット２Ｄに個片化される。
そして、第２の切断工程における、切断きりしろの上部の幅Ｗ１が下部の幅Ｗ２よりも広い。言い替えれば、レンズユニット２Ｄは、側面１０ＳＳ１の面積Ｓ１が側面１０ＳＳ３の面積Ｓ３よりも広い。
図１５Ｂに示す様に、レンズユニット２Ｄは、受光部２１が形成された撮像基板２９に側面１０ＳＳ１が接着され撮像ユニット１Ｄを構成している。入光面１０ＳＡから入射した光は、プリズム１５を介して受光部２１に入射する。
レンズユニット２Ｄは、撮像基板２９への接着面積が、より広いために、さらに生産性が良い。撮像基板２９上にレンズユニット２Ｄを接着固定した撮像ユニット１Ｄにおいて、撮像基板２９との接着面積を確保しつつ、撮像基板２９も上方部（レンズユニット２Ｄの側面部）のスペースを確保し、撮像ユニットの小型化、内視鏡の小型化を可能とする。
＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態の変形例１、２のレンズユニット２Ｅ、２Ｆは、レンズユニット２Ｄと類似し同じ効果を有するため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
第２実施形態の変形例１、２のレンズユニット２Ｅ、２Ｆは、レンズユニット２Ｄと類似し同じ効果を有するため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
＜第２実施形態の変形例１＞
図１６Ａに示す様に、変形例１のレンズユニット２Ｅの製造方法では、第２の切断工程の後に、第２の基体であるダイシングテープ８０Ａに固定されていない、切断されたスライス体９０Ｅ（レンズユニット２Ｅ）の露出面に遮光膜９５をコーティングする工程を更に具備する。
図１６Ａに示す様に、変形例１のレンズユニット２Ｅの製造方法では、第２の切断工程の後に、第２の基体であるダイシングテープ８０Ａに固定されていない、切断されたスライス体９０Ｅ（レンズユニット２Ｅ）の露出面に遮光膜９５をコーティングする工程を更に具備する。
例えば、CrまたはＮｉ等の金属からなる、厚さ１０μｍの遮光膜９５が、スパッタ法または蒸着法によりコーティングされる。遮光膜９５は、レンズユニット２Ｅの光路への外光の進入を防止する。
図１６Ｂに示す様に、変形例１のレンズユニット２Ｅは４側面のうち３側面が遮光膜９５に覆われている。遮光膜９５に覆われていない側面１０ＳＳ１は、撮像基板２９に接着されるため、外光が進入することはない。
遮光膜９５の材料、厚さおよびコーティング方法は、適宜、選択される。なお、遮光膜９５に替えて、水分に対するバリア層の機能を有する酸化シリコンまたは窒化シリコン等の無機絶縁膜を側面にコーティングしてもよい。さらに、遮光膜９５および無機絶縁膜をコーティングしてもよい
＜第２実施形態の変形例２＞
変形例２のレンズユニット２Ｆは、４側面が遮光膜９５（９５Ａ、９５Ｂ）に覆われている。
＜第２実施形態の変形例２＞
変形例２のレンズユニット２Ｆは、４側面が遮光膜９５（９５Ａ、９５Ｂ）に覆われている。
図１７Ａに示す様に第１の基体（ダイシングテープ８０）に固定されているスライス体９０Ｆの切断面９０ＳＢに、第１のＶ溝Ｔ９０Ａが形成され、遮光膜９５Ａがコーティングされる。
図１７Ｂに示す様に、スライス体９０Ｆが第１の基体であるダイシングテープ８０から取り外されて、切断面９０ＳＢが第２の基体であるダイシングテープ８０Ａに固定される。
図１７Ｃに示す様に第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に固定されているスライス体９０Ｆの切断面９０ＳＡに、第１のＶ溝Ｔ９０Ａと同じ第２のＶ溝Ｔ９０Ｂが形成される。
そして、図１７Ｄに示す様に、スライス体９０Ｆが切断により個片化される。
図１７Ｅに示す様に、ダイシングテープ８０Ａに固定されていない、切断されたスライス体９０Ｆの露出面に遮光膜９５Ａと同じように、遮光膜９５Ｂがコーティングされる。なお、遮光膜９５Ａと遮光膜９５Ｂとは、同じ材料および同じ厚さでもよいし、材料または厚さが異なっていてもよい。
なお、撮像ユニット１、１Ａ〜１Ｃにおいても、レンズユニット２Ｅ、２Ｆの製造方法と同じ方法で、側面へ遮光膜等をコーティングできる。また、レンズユニット２Ｄ〜２Ｆにおいても、撮像ユニット１Ａ〜１Ｃとの製造方法と類似した同じ方法で、アライメントマークを形成したりできる。レンズユニット２Ｄ〜２Ｆのレンズ素子ウエハ上に成膜された絞り機能を有する蒸着膜によりアライメントマークを形成することもできる。また、レンズ素子を形成する樹脂成型により、アライメントマークを形成しても良い。
また、撮像ユニット１Ａ〜１Ｃまたはレンズユニット２Ｄ〜２Ｆを挿入部の硬性先端部に具備する内視鏡が、内視鏡１と同じ効果を有し、さらにそれぞれの効果を有することは言うまでも無い。
なお、実施形態の内視鏡用光学ユニットは、従来技術との相違に係る構造又は特性を特定する文言を見いだすことができず、かつ、かかる構造又は特性を測定に基づき解析し特定することも不可能又は非実際的である。例えば、第１の基体８０に粘着固定し切断されたスライス体９０を第２の基体８０Ａに再粘着固定して切断することにより実施形態の内視鏡用光学ユニットが製造されたことを特定することできない。また従来の製造方法では生産性が高くないが、内視鏡用光学ユニットの良品が全く製造できない訳ではない。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
１、１Ａ〜１Ｅ・・・撮像ユニット
２Ｄ〜２Ｆ・・・レンズユニット
９・・・内視鏡
９Ａ・・・硬性先端部
１０・・・カバーガラス素子
１０ＳＡ・・・入光面
１０ＳＳ１〜１０ＳＳ４・・・側面
１５・・・プリズム
２０・・・撮像素子
２０Ｗ・・・撮像ウエハ
２１・・・受光部
３０・・・半導体素子
４０・・・半導体素子
５０・・・半導体素子
６０・・・半導体素子
７０・・・透明接着層
８０、８０Ａ・・・ダイシングテープ
９０・・・スライス体
９５・・・遮光膜
２Ｄ〜２Ｆ・・・レンズユニット
９・・・内視鏡
９Ａ・・・硬性先端部
１０・・・カバーガラス素子
１０ＳＡ・・・入光面
１０ＳＳ１〜１０ＳＳ４・・・側面
１５・・・プリズム
２０・・・撮像素子
２０Ｗ・・・撮像ウエハ
２１・・・受光部
３０・・・半導体素子
４０・・・半導体素子
５０・・・半導体素子
６０・・・半導体素子
７０・・・透明接着層
８０、８０Ａ・・・ダイシングテープ
９０・・・スライス体
９５・・・遮光膜
内視鏡の硬性先端部に配設される内視鏡用光学ユニットは低侵襲化のため小型化が重要であり、例えば、入光面の面積は、数ｍｍ２以下で、小さいものでは１ｍｍ２以下である。極小の光学ユニットを製造する方法として、それぞれが複数の光学素子を含む複数の素子ウエハを積層し接合ウエハを作製し、接合ウエハを切断し個片化する方法がある。接合ウエハは、例えばダイシングテープに粘着固定されてから切断される。
本発明の実施形態の内視鏡用光学ユニットの製造方法は、少なくとも１つの光学素子ウエハを含む、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハを作製する工程と、前記複数の素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、前記接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、前記接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、前記複数のスライス体を前記第１の基体から取り外す工程と、前記スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、前記スライス体を、互いに平行で、前記第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、内視鏡用光学ユニットに分割する第２の切断工程と、前記内視鏡用光学ユニットを前記第２の基体から取り外す工程と、を具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、前記第２の基体に固定されていた入光面と直交する側面の面積が、前記入光面の面積よりも広い。
本発明の実施形態の内視鏡は、挿入部の硬性先端部に内視鏡用光学ユニットを具備し、前記内視鏡用光学ユニットは、少なくとも１つの光学素子ウエハを含む、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハを作製する工程と、前記複数の素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、前記接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、前記接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、前記複数のスライス体を前記第１の基体から取り外す工程と、前記スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、前記スライス体を、互いに平行で、前記第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、内視鏡用光学ユニットに分割する第２の切断工程と、前記内視鏡用光学ユニットを前記第２の基体から取り外す工程と、を具備する製造方法で製造され、前記内視鏡用光学ユニットは、前記第２の基体に固定されていた入光面と直交する側面の面積が、前記入光面の面積よりも広い。
＜ステップＳ１１＞素子ウエハ作製
図５に示す様に、少なくとも１つの光学素子ウエハを含む、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗが作製される。
図５に示す様に、少なくとも１つの光学素子ウエハを含む、それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハ１０Ｗ〜６０Ｗが作製される。
素子ウエハ１０Ｗはガラスウエハであるが、複数のカバーガラス素子１０を含んでいる光学素子ウエハと見なすことができる。素子ウエハ１０Ｗは、撮像する光の波長帯域において透明であればよく、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、または単結晶サファイア等を用いる。
さらに、切断された撮像ユニット１のダイシングテープ８０Ａに固定されている面の面積が広い程、生産性がよい。このため、第２の切断工程により分割された撮像ユニットの入光面１０ＳＡが長方形の場合には、第２の基体（ダイシングテープ８０Ａ）に固定されている第１の側面１０ＳＳ１の面積が、第１の側面１０ＳＳ１と直交する第２の側面１０ＳＳ２の面積よりも広いことが好ましい。
例えば、撮像ユニット１では、側面１０ＳＳ１、１０ＳＳ３の面積Ｓ１が１．０５ｍｍ２であり、側面１０ＳＳ２、１０ＳＳ４の面積Ｓ２が０．７５ｍｍ２であるため、第１の側面である側面１０ＳＳ１または側面１０ＳＳ３がダイシングテープ８０Ａに固定されていることが好ましい。
レンズユニット２Ｄは、撮像ユニット１等と同じように、複数の素子を含む複数の素子ウエハが積層された接合ウエハの切断により作製される。
すなわち、レンズユニット２Ｄの製造方法は、それぞれが複数のレンズ素子を含む複数のレンズ素子ウエハ（光学素子ウエハ）を作製する工程と、複数のレンズ素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、複数のスライス体を第１の基体から取り外す工程と、スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、スライス体を、互いに平行で、第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、入光面の面積が１ｍｍ２以下のレンズユニット２Ｄに分割する第２の切断工程と、を具備する。
また、撮像ユニット１Ａ〜１Ｃまたはレンズユニット２Ｄ〜２Ｆを挿入部の硬性先端部に具備する内視鏡が、内視鏡９と同じ効果を有し、さらにそれぞれの効果を有することは言うまでも無い。
Claims (11)
- それぞれが複数の素子を含む複数の素子ウエハを作製する工程と、
前記複数の素子ウエハを積層し接合ウエハを作製する工程と、
前記接合ウエハの主面を第１の基体に固定する第１の固定工程と、
前記接合ウエハを、互いに平行な第１の切断線に沿って切断し、複数のスライス体に分割する第１の切断工程と、
前記複数のスライス体を前記第１の基体から取り外す工程と、
前記スライス体の切断面を第２の基体に固定する第２の固定工程と、
前記スライス体を、互いに平行で、前記第１の切断線に直交する第２の切断線に沿って切断し、内視鏡用光学ユニットに分割する第２の切断工程と、
前記内視鏡用光学ユニットを前記第２の基体から取り外す工程と、を具備し、
前記内視鏡用光学ユニットは、第２の基体に固定されていた前記入光面と直交する側面の面積が、前記入光面の面積よりも広いことを特徴とする内視鏡用光学ユニットの製造方法。 - 前記第２の切断工程により分割された前記内視鏡用光学ユニットの前記第２の基体に固定されていた前記側面の面積が、前記側面と直交する側面の面積よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 前記第１の切断工程により、前記スライス体の前記切断面に、前記第２の切断線の位置を示すアライメントマークが露出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 前記第２の切断工程の後に、前記第２の基体に固定されていない露出面に無機絶縁膜または遮光膜の少なくともいずれかをコーティングする工程を更に具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 直方体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 前記第２の切断工程における、切断きりしろの上部の幅が下部の幅よりも広いことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 前記第２の切断工程が、幅の異なる２種類のブレードを用いて行われるステップダイシングであり、
前記側面に平行な凸部が形成されることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。 - 前記第２の切断工程の前に、
前記第２の切断線に沿って、断面がＶ字の第１の溝を形成する第１の溝形成工程を更に具備することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。 - 撮像素子、および複数の半導体素子が積層されている撮像ユニットであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 複数の光学素子が積層されているレンズユニットであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法。
- 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の内視鏡用光学ユニットの製造方法により製造された内視鏡用光学ユニットを挿入部の硬性先端部に具備することを特徴とする内視鏡。
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