KR102086187B1 - 절두 렌즈, 절두 렌즈의 쌍 및 상응하는 장치의 제조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로-렌즈를 포함하는 모듈과 같은 광학 장치의 웨이퍼-레벨 제조에 관한 것이다. 일 태양에서, 그것 상에 다수의 전구체 광학 구조체가 존재하는 기판을 제공하고, 상기 다수의 전구체 광학 구조체 각각으로부터 재료를 제거함으로써 절두 렌즈와 같은 수동 광학 구성요소가 제조된다. 다른 태양은 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법을 포함하며, 상기 방법은 복제 표면을 갖춘 전구체 툴을 제조하는 단계; 및 상기 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 복제 표면을 변형시키는 단계를 수행함으로써 얻어지는 툴을 사용하는 단계를 포함한다. 또 다른 태양은 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법을 포함하며, 여기에서 상기 방법은 상기 수동 광학 구성요소 각각에 대해, 각각의 수동 광학 구성요소의 적어도 일부분의 형상에 해당하는 형상을 묘사하는 제1 부분을 포함하는 복제 표면을 포함하는 마스터를 사용하는 단계를 포함하고, 마스터는 또한 상기 복제 표면의 상기 제1 부분 중 적어도 하나로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌출 부분을 포함한다.

Description

절두 렌즈, 절두 렌즈의 쌍 및 상응하는 장치의 제조{MANUFACTURE OF TRUNCATED LENSES, OF PAIRS OF TRUNCATED LENSES AND OF CORRESPONDING DEVICES}

본 발명은 광학 분야에 관한 것으로, 특히 마이크로 광학계와 부분적으로 또한 마이크로-광전자 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 그것은 장치, 더욱 구체적으로는 예컨대 센서, 카메라, 더욱 구체적으로는 다중-채널 또는 계산 카메라(computational camera)에 사용가능한 것과 같은 광학 장치 또는 광학 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 특허청구범위의 전제부에 따른 방법 및 장치에 관한 것이다.

용어의 정의

"능동 광학 구성요소": 감광 또는 발광 구성요소. 예컨대, 포토다이오드, 이미지 센서, LED, OLED, 레이저 칩. 능동 광학 구성요소는 베어 다이(bare die)로서 또는 패키지로, 즉 패키징된 구성요소로서 존재할 수 있다.

"수동 광학 구성요소": 렌즈, 프리즘, 거울 또는 광학계와 같은 굴절 및/또는 회절 및/또는 (내부 및/또는 외부) 반사에 의해 광을 방향 전환시키는 광학 구성요소로서, 여기에서 광학계는 구경 조리개(aperture stop), 이미지 스크린, 홀더와 같은 기계 요소를 또한 포함할 수 있는 일군의 그러한 광학 구성요소이다. "수동 광학 구성요소"의 용어 "수동"은 내부에 전기 가동식 또는 작동식 부품을 구비할 가능성을 배제하지 않는다.

"광전자 모듈": 적어도 하나의 능동 및 적어도 하나의 수동 광학 구성요소가 포함되는 구성요소.

"복제": 주어진 구조 또는 그것의 역상(negative)을 재현하는 기술. 예컨대, 에칭, 엠보싱, 각인, 주조, 몰딩.

"웨이퍼": 실질적으로 디스크형 또는 플레이트형 물품으로서, 한 방향(z 방향 또는 수직 방향)으로의 그것의 연장 범위가 다른 두 방향(x 및 y 방향 또는 측방향)으로의 그것의 연장 범위에 대해 작다. 보통, [비-블랭크(non-blank)] 웨이퍼 상에, 복수의 동일한 구조체 또는 물품이 전형적으로 직사각형 격자로 그것 내에 배치되거나 제공된다. 웨이퍼는 개구 또는 구멍을 구비할 수 있고, 웨이퍼는 심지어 그것의 측방향 영역의 주된 부분에서 재료가 없을 수 있다. 웨이퍼는 임의의 측방향 형상을 가질 수 있으며, 여기에서 둥근 형상과 직사각형 형상이 매우 일반적이다. 많은 맥락에서, 웨이퍼가 주로 반도체 재료로 제조되는 것으로 이해되지만, 본 특허 출원에서, 이는 명백히 제한 사항이 아니다. 따라서, 웨이퍼는 주로 예컨대 반도체 재료, 중합체 재료, 금속 및 중합체 또는 중합체 및 유리 재료를 포함하는 복합 재료로 제조될 수 있다. 특히, 열 또는 UV 경화성 중합체와 같은 경화가능한 재료가 제시된 발명과 관련하여 흥미로운 웨이퍼 재료이지만, 반도체 재료도 또한 그러하다.

"측방향": "웨이퍼" 참조.

"수직": "웨이퍼" 참조.

"광": 가장 일반적으로는 전자기 방사선; 특히 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 또는 자외선 부분의 전자기 방사선.

WO 2004/068198로부터, 광학 요소를 복제에 의해 제조하는 방식이 알려져 있다.

WO 2007/140643으로부터, 광학 요소의 복제에 재조합을 사용하는 것이 알려져 있다.

US 2006/0170810 A1은 예비성형된 렌즈 상에 렌즈를 형성함으로써 렌즈 패턴을 형성하기 위한 방법을 개시한다.

US 5536455로부터, 예비성형된 렌즈의 중간에 배치되는 렌즈를 제조하는 것이 알려져 있다.

WO　2009/023465　A2는 반도체 장치 내에 편심되어 배치되는 광학 활성 영역과 일치하는 렌즈의 광축을 갖도록 렌즈를 반도체 장치상에 편심 배치하는 방식을 개시한다. 그러한 렌즈를 몰딩을 사용하여 제조하는 것이 제시된다.

본 발명의 목적은 광학 구조체를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 2개의 광학 구조체의 세트, 특히 다수의 그러한 세트를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광학 구조체를 포함하는 장치, 예컨대 광학 모듈, 광전자 모듈, 웨이퍼, 사진 장치, 통신 장치를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광학 구조체 또는 광학 구조체의 세트 또는 다른 장치를 특히 효율적인 방식으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이렇게 제조된 광학 구조체, 광학 구조체의 세트 및 장치 그들 자체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 새로운 광학 구조체, 특히 특별히 형상화된 구경을 갖는 수동 광학 구성요소를 제공하는 것이다.

본 발명자는 특정 응용에 대해, 특이한 에지와 같은 특이한 형상을 갖는, 렌즈 또는 -더욱 일반적으로 - 광학 구조체와 같은 수동 광학 구성요소, 예컨대 직사각형 렌즈 구경(lens aperture) 또는 그것으로부터 일부분이 제거되어 있는 원을 묘사하는 렌즈 구경을 갖는 대체로 구면 평요(plane-concave) 또는 평철(plane-convex) 렌즈를 구비하는 것이 유익할 수 있음을 인식하였다.

용어 "렌즈 구경"과 유사하게, 더욱 일반적인 "수동 광학 구성요소의 구경" 및 "광학 구조체의 구경"이 규정될 것이다. 보다 구체적으로, 수동 광학 구성요소의 구경 또는 더욱 일반적으로 광학 구조체의 구경은 각각의 수동 광학 구성요소 또는 광학 구조체의 광학 관련 영역을 나타내도록 규정될 수 있다. 상기 관련 영역은 광축에 수직한 평면 내의 영역이며, 여기에서 광축은 보통 각각 수동 광학 구성요소와 광학 구조체의 광축이다. 본 발명이 적어도 어느 정도 웨이퍼-레벨 제조에 기초하는 것을 고려하면, 상기 평면은 특히 많은 경우에 다수의 장치로의 웨이퍼의 분리 후에 수동 광학 구성요소 또는 광학 구조체가 그것 상에 존재하는 웨이퍼 부분 또는 기판(또는 기판 부재)에 의해 규정되는 (상응하는) 평면과 확실히 일치하는 측방향 평면(상응하는 웨이퍼에 의해 규정되는 바와 같은)일 수 있다. 특히, 투명 수동 광학 구성요소 또는 광학 구조체의 구경은 적어도 특정 관점에서, 광이 수동 광학 구성요소 또는 광학 구조체를 통해 각각 웨이퍼와 상기 웨이퍼 부분 상으로 통과할 수 있는 영역으로 규정될 수 있다. 반사 수동 광학 구성요소 또는 광학 구조체에 대해, 구경은 수직으로 지향된 광이 그것을 통해 수동 광학 구성요소 또는 광학 구조체에 입사하는 측방향으로 규정된 영역으로 규정될 수 있다.

수동 광학 구성요소의 하나 이상의(전형적으로 하나의, 다양한 경우에 최대 4개의) 외부 표면이 형성되도록 회전 대칭 몸체의 재료의 일부분을 제거함으로써 얻을 수 있는 형상을 갖는 그러한 종류의 특별한 수동 광학 구성요소가 특히 흥미로울 수 있으며, 여기에서 특정 경우에, 이들 하나 이상의 외부 표면은 수직 표면이다.

그러한 특별한 수동 광학 구성요소는 예컨대 2개의 수동 광학 구성요소가 서로 매우 가깝게 배치되어야 하고, 특히 그것들의 광축이 서로 특히 가깝게 배치될 필요가 있는 경우에 유용할 수 있다. 또한, 그러한 수동 광학 구성요소 또는 기술된 특별히 형상화된 수동 광학 구성요소 중 하나 이상을 포함하는 수동 광학 구성요소의 세트를 대량 생산하는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들어, 2개 이상의 광학 채널, 특히 상호 평행 광학 채널을 갖춘 광학 모듈, 예컨대 광을 방출하기 위한 방출 채널과 방출 채널로부터 발생하지만 근접 센서 밖의 물체에 의해 반사되거나 산란되는 광을 검출하기 위한 검출 채널을 갖춘 근접 센서 모듈에서, 기술된 특별히 형상화된 수동 광학 구성요소가 예컨대 세트의 각각의 수동 광학 구성요소가 광학 채널 중 정확히 하나에 할당되고/할당되거나 각각의 채널이 세트의 수동 광학 구성요소 중 상이한 수동 광학 구성요소를 포함하도록 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 제조 방식이 상응하는 수동 광학 구성요소 또는 수동 광학 구성요소의 세트, 예컨대 렌즈의 쌍, 또는 장치, 예를 들어 그러한 수동 광학 구성요소 또는 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 근접 센서를 제조하기 위해 적용될 수 있다.

2011년 12월 20일자로 출원된, 발명의 명칭이 "광전자 모듈 및 이를 포함하는 장치(OPTO-ELECTRONIC MODULE AND DEVICES COMPRISING THE SAME)"인 미국 가특허 출원 제61/577,965호에, 본 특허 출원에 기술된 수동 광학 구성요소가 예컨대 렌즈로서 적용될 수 있는 장치, 예를 들어 광전자 모듈, 특히 근접 센서가 기술된다. 이러한 현재 아직 공개되지 않은 특허 출원에, 근접 센서와 이를 제조하는 방법이 더욱 상세히 기술된다. 따라서, 상기 미국 가특허 출원 제61/577,965호는 본 특허 출원에 전체적으로 참고로 포함된다.

고려되는 응용은 근접 센서뿐만 아니라, 임의의 종류의 광학 장치 및 모듈, 광전자 모듈 및 장치와 또한 예컨대 주변광 센서와 같은 다른 센서, 어레이 카메라, 계산 카메라와 다른 다중-채널 광학 장치 및 기구도 또한 포함한다.

따라서, 본 발명의 목적은 광학 구조체를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

광학 구조체는 특히 수동 광학 구성요소, 훨씬 더 특별하게는 렌즈를 포함하거나 그것일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 2개의 광학 구조체의 세트, 특히 다수의 그러한 세트를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광학 구조체를 포함하는 장치, 예컨대 광학 모듈, 광전자 모듈, 웨이퍼, 사진 장치, 통신 장치를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광학 구조체 또는 광학 구조체의 세트 또는 다른 장치를 특히 효율적인 방식으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이렇게 제조된 광학 구조체, 광학 구조체의 세트 및 장치 그들 자체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 새로운 광학 구조체, 특히 특별히 형상화된 구경을 갖는 수동 광학 구성요소를 제공하는 것이다.

또 다른 목적이 아래의 설명과 실시 형태로부터 도출된다.

이들 목적과 본 발명의 다양한 태양에 대해 아래에서 후술되는 목적 중 적어도 하나는 특허청구범위에 따른 장치와 방법에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.

제1 태양에서, 본 발명은 특정 광학 구조체 또는 광학 구조체의 세트와 그것들의 제조에 관한 것이며; 특히 여기에서 그러한 광학 구조체는 수동 광학 구성요소, 특히 정확히 하나의 수동 광학 구성요소를 포함한다.

다수의 전구체 광학 구조체를 웨이퍼 레벨로 생성한 다음에, 전구체 광학 구조체로부터 재료를 제거하는 것이 특이한 렌즈 구경을 갖는 렌즈, 예컨대 절두 렌즈(truncated lens)와 같은 특별히 형상화된 수동 광학 구성요소를 제조하는 매우 효율적인 방법일 수 있는 것으로 밝혀졌다. 수동 광학 구성요소의 구경 형상은 예컨대 삼각형; 직사각형; 재료의 일부분이 제거된 곧은(또는 심지어 만곡된) 에지를 갖춘 원형(또는 더욱 일반적으로 타원형); 재료의 하나 이상의 부분이 제거된 2개 이상의 곧은(또는 심지어 만곡된) 에지를 갖춘 원형(또는 더욱 일반적으로 타원형); 하나 이상의 부분이 제거된 2개 이상의 곧은 에지를 갖춘, 에지가 상호 수직하거나 평행한 원형(또는 더욱 일반적으로 타원형); 원(또는 더욱 일반적으로 타원) 내부에 개구를 갖춘, 특히 개구가 원(또는 더욱 일반적으로 타원)에 대해 중심에 있는 그리고/또는 개구 그 자체가 원형(또는 더욱 일반적으로 타원형)인 원형(또는 더욱 일반적으로 타원형)일 수 있다. 본 발명의 제1 태양뿐만 아니라 다른 태양과 또한 이들 예는 특히 렌즈(수동 광학 구성요소로서), 더욱 특별하게는 볼록 렌즈(특히 평철 렌즈) 및 오목 렌즈(특히 평요 렌즈)와 같은 굴절 렌즈뿐만 아니라 회절 렌즈와 회절 및 굴절 렌즈에도 또한 적용된다.

일반적으로, 이는 또한 본 발명의 임의의 태양에 적용되고(상이하게 명시적으로 언급되지 않는 한), 광학 구조체(그리고 상응하는 수동 광학 구성요소)는 임의의 알려진 방식으로 생성될 수 있다. 그러나, 본 발명과 관련하여(특히 또한 그것의 제1 태양과 관련하여) 특히 흥미로운 것은 복제, 보다 구체적으로는 엠보싱을 사용하여 전구체 광학 구조체를 제조하는 것이다. 또한, 이는 또한 본 발명의 임의의 태양에 적용되며(상이하게 명시적으로 언급되지 않는 한), 예컨대 마스터(master), 전구체 마스터, 툴(tool), 전구체 툴, 마스터 웨이퍼, 복제 툴, 최종 복제물과 같은 부품 또는 물체가 복제를 사용하여 제조되는 것으로 기술될 때, 이는 보다 구체적으로는 엠보싱을 사용한 그것의 제조, 훨씬 더 구체적으로는 유동 제어를 갖는 엠보싱을 사용한 그것의 제조를 지칭할 수 있으며, 유동 제어를 갖는 엠보싱에 관한 세부 사항에 대해서는 아래(본 발명의 제1 태양의 추가의 설명)를 참조하라. 유동 제어를 갖는 엠보싱은 대량 생산에서도 특히 정확한 결과를 얻도록 허용할 수 있다. 또한, 보통 둘 모두 웨이퍼 레벨로, 전구체 광학 구조체를 웨이퍼 레벨로 생성하는 것 및/또는 재료의 제거를 웨이퍼 레벨로 수행하는 것이 주로 고려된다.

전구체 광학 구조체로부터 재료의 제거를 위해, 다양한 기술, 특히

- 소잉(sawing), 예컨대 반도체 웨이퍼를 분리[다이싱(dicing)]하기 위해 사용되는 다이싱 소(dicing saw)와 같은 다이싱 소를 사용한 소잉;

- 레이저 커팅;

- 레이저 절제(laser ablation);

- 워터젯 커팅;

- 밀링;

- 미세 기계 가공(micro-machining);

- 마이크로토밍(microtoming);

- 블레이드를 사용한 커팅;

- 펀치 커팅(punch cutting)(펀치 커터를 사용한)

이 적용될 수 있다.

이러한 기술 중 일부에 대해, 특히 밀링, 미세 기계 가공, 마이크로토밍 및 펀치 커팅의 경우에, 적용 전에 전구체 광학 구조체(보통 전체 웨이퍼)를 냉각시키는 것이 유리할 수 있다.

펀치 커팅은 적어도 어려운 응용에 대해 그리고 측방향으로 4 mm 미만, 특히 2 mm 미만이고 수직으로 1 mm 미만인, 전형적으로 고려되는 수동 광학 구성요소의 크기에 대해 수동 광학 구성요소의 만족스럽지 못한 에지를 생성할 가능성이 있다.

마이크로토밍은 현미경 검사와 조직학에서 잘 알려져 있는 기술이며, 여기에서 재료를 분리하거나 절단하기 위해 예리한 블레이드가 사용된다. [레이저 마이크로톰(laser microtome)이 일종의 레이저 커팅으로 고려된다.]

미세 기계 가공과 밀링은 정확하고 높은 (광학) 품질 결과와 높은 처리량을 가능하게 할 수 있는 잘 알려진 기술이다. 동일한 사항이 (보통 훨씬 더 높은 처리량으로) 워터젯 커팅, 레이저 절제 및 레이저 커팅과 또한 소잉에 적용된다.

레이저 커팅과 소잉, 특히 다이싱 소를 사용한 소잉이 고품질 제품의 고려되는 웨이퍼-레벨 제조에 특히 적합한 것으로 보인다. 소잉이 보통 단지 직선을 따른 재료의 제거를 유발하는 반면에, 레이저 커팅은 사실상 임의의 형상과 임의의 곡률의 라인의 커팅을 달성하기 위해 적용될 수 있다. 또한, 내측 에지를 갖춘, 즉 구경의 내측 부분에서 재료가 제거된 수동 광학 구성요소(예컨대, 렌즈)를 제조하기 위해, 레이저 커팅과 레이저 절제가 매우 적합하다.

전구체 광학 구조체의 재료가 다수의 전구체 광학 구조체를 통과하는 직선을 따라 제거되면, 이는 예컨대 하기의 2가지 방식 중 하나로 달성될 수 있다:

- 하나의 전구체 광학 구조체가 상기 재료의 제거 후에 하나의 결과적인 구조체를 생성하거나, 또는 하나의 전구체 광학 구조체로부터 상기 재료의 제거 후에 단일의 결과적인 구조체가 남으며, 이러한 경우에 재료의 제거는 결과적인 구조체에 단일의 곧은 에지를 생성한다;

- 하나의 전구체 광학 구조체가 상기 재료의 제거 후에 2개의 결과적인 구조체를 생성하며, 이러한 경우에 재료의 제거는 2개의 곧은 에지를 생성하며, 다시 말해서, 전구체 광학 구조체는 재료의 제거에 의해 분할된다.

두 번째 경우를 적용하면, 첫 번째 경우에 비해 시간당 대략 2배 더 많은 결과적인 구조체가 생성될 수 있다.

첫 번째 경우에, 결과적인 구조체가 모두 상기 직선의 일측에 위치되는 것이 제1 하위-경우(sub-case)로서 제공될 수 있거나; 또는 결과적인 구조체의 일부분이 상기 직선의 일측에 위치되고, 결과적인 구조체의 다른 부분이 상기 직선의 타측에 위치되는 것이 제2 하위-경우로서 제공될 수 있다. 제1 하위-경우에서, 예컨대 그것으로부터 재료가 상기 직선을 따라 제거되는 전구체 광학 구조체가 보통 전술된 직선에 평행한 직선을 따라 배치되는 것이 제공될 수 있다. 제2 하위-경우에서, 예컨대 그것으로부터 재료가 상기 직선을 따라 제거되는 전구체 광학 구조체가 보통 전술된 직선에 평행한 2개의 직선을 형성하도록 배치되는 것이 제공될 수 있다. 제2 하위-경우를 적용하면, 제1 하위-경우에 비해 시간당(또는 그것을 따라 재료가 제거되는 라인의 길이당) 대략 2배 더 많은 결과적인 구조체가 생성될 수 있다.

전구체 광학 구조체가 기판 웨이퍼 상에 존재하면, 재료가 전구체 광학 구조체로부터 제거되는 공정에 의해 기판 웨이퍼가 (분리된 부분으로) 분할되거나 분리되는 것이 제공될 수 있다. 그러나, 재료가 전구체 광학 구조체로부터 제거되는 상기 공정에 의해 기판 웨이퍼가 (분리된 부분으로) 분할되거나 분리되지 않는 것을 제공하는 것도 또한 가능하며, 여기에서 심지어 재료가 전구체 광학 구조체로부터 제거되는 공정에 의해 재료가 기판으로부터 제거되지 않는 것을 제공하는 것도 가능하다.

아래에서 명확해질 바와 같이, 본 발명의 제3 태양(아래 참조)은 부분적으로 위의 제2 태양과 밀접하게 관련될 수 있다. 유사한 구조체를 생성하는 것이 부분적으로 가능하고, 동일한 처리 단계와 기술을 사용하는 것이 부분적으로 가능하다.

일반적으로, 결과적인 구조체(재료의 제거에 기인하는)는 생성될 수동 광학 구성요소와 동일할 수 있거나; 또는 그것은 생성될 수동 광학 구성요소와 또한 추가의 재료, 특히 수동 광학 구성요소를 적어도 부분적으로 (전형적으로 측방향으로) 둘러싸는 주위 부분을 포함할 수 있다. 이는 특히 전구체 광학 구조체가 이미 주 부분과 또한 주 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸는 주위 부분을 포함할 때 그러할 수 있다. 또한, 이는 특히 전구체 광학 구조체를 엠보싱을 사용하여 제조할 때 그리고 엠보싱에서, 복제 툴과 기판 사이에 경화되지 않은 복제 재료(액체, 점성 또는 소성 변형가능 경화가능 재료)가 존재할 때 그리고 복제 툴과 함께 기판이 복제 재료를 완전히 둘러싸지 않고 외부로 개방되는 용적부를 형성하여 복제 재료가 상기 주 부분이 형성될 용적 부분 밖으로 그리고 상기 주위 부분이 형성될 외부 용적 부분으로 확산되도록 허용할 때 그러할 수 있다. 이러한 방식으로 원하는 복제물을 달성하기 위해서는, 엠보싱 중에 복제 재료의 유동을 주의하여 제어하는 것이 중요하기 때문에, 복제를 수행하는 그러한 방식을 유동 제어를 갖는 엠보싱으로 지칭한다. 그러한 공정에서, 보통 주 부분과 주위 부분이 하나의 동일한 공정으로 제조되고, 그것들이 동일한 (복제) 재료로 제조되며, 그것들이 단일 부분을 형성하는 것이 적용되는 것에 유의하여야 한다.

주 부분과 주위 부분을 포함하는 전구체 광학 구조체로부터 재료의 전술된 제거는 많은 경우에 주위 부분으로부터 재료를 제거하는 것과 주 부분으로부터 재료를 제거하는 것 둘 모두를 포함한다. 그러나, 재료가 단지 주위 부분으로부터 제거되는 것, 또는 재료가 단지 주 부분으로부터 제거되는 것도 또한 사실일 수 있다. 후자는 예컨대 재료가 오로지 주 부분의 내측 부분으로부터 제거될 때(따라서 내측 에지를 생성함) 그러할 수 있고; 그 전에 언급된 경우는 예컨대 전구체 광학 구조체에 대해 그러했던 것보다 작은 정도로 주위 부분에 의해 둘러싸이는 수동 광학 구성요소를 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 여기에서 이러한 방식으로, - 예를 들어 상기 재료의 제거에 의해, 특별히 형상화된 수동 광학 구성요소를 생성하기 위한 - 수동 광학 구성요소의 변형이 달성되지 않으며, 이는 이것을 가능하게 하는 본 발명의 제1 태양을 수행하는 다른 전술된 방식과 대조적이다.

본 발명의 제1 태양은 특히 하기의 방법과 장치를 포함한다:

광학 구조체를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

a) 그것 상에 다수의 전구체 광학 구조체가 존재하는 기판을 제공하는 단계;

b) 상기 다수의 전구체 광학 구조체 각각으로부터 재료를 제거하는 단계

를 포함한다.

또한, 위의 방법에서, 단계 b)는 복수의 상기 다수의 전구체 광학 구조체로부터 재료가 제거되도록 하는 처리 단계를 라인을 따라 수행하는 단계를 포함하고, 특히 상기 라인은 직선이다.

또한, 위의 방법 중 하나 또는 둘 모두에서, 단계 b)는 상기 광학 구조체의 내측 에지를 생성하는 단계를 포함하고, 특히 상기 에지는 타원형 라인을 묘사한다.

또한, 기판과 상기 기판상의 수동 광학 구성요소를 포함하는 장치로서, 상기 수동 광학 구성요소는 개구를 포함한다.

제2 태양에서, 본 발명은 각각 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트와 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트의 제조, 특히 다수의 그러한 세트의 제조에 관한 것이다.

본 발명의 제2 태양에서 본 발명의 하나의 목적은 적어도 2개의 수동 광학 구성요소를 포함하는 장치를 특히 대량 생산으로 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 태양에서 본 발명의 다른 목적은 소형화된 장치, 특히 소형화된 광학 모듈을 제공하는 것이다.

그러한 수동 광학 구성요소의 세트에서, 세트의 수동 광학 구성요소의 위치는 상호 고정된다. 소정 응용에서, 2개의(또는 그 초과의) 수동 광학 구성요소를 서로 특히 가깝게 배치하는 것, 특히 그것들을 수동 광학 구성요소의 광축이 서로 특히 가깝도록 배치하는 것이 바람직할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 수동 광학 구성요소의 제조 방식에 따라, 표준 처리 방식이 수동 광학 구성요소의 원하는 근접도를 달성하도록 허용하지 않을 수 있다. 전술된 포함된 미국 가특허 출원 제61/577,965호는 그러한 밀집 배치된 수동 광학 구성요소의 세트가 구비하기에 유리할 수 있는, 즉 근접 센서와 같은 2-채널 장치에서의 실시예를 기술한다.

특정 관점에서, 제2 태양은 세트의 수동 광학 구성요소 - 또는 그것들 중 적어도 하나 - 가 복제, 특히 엠보싱, 훨씬 더 특별하게는 그 세부 사항이 제1 태양과 관련하여 위에서 설명되었던 유동 제어를 갖는 엠보싱을 사용하여 제조되는 것을 포함한다. 다르지만 유사한 관점에서, 제2 태양은 세트의 수동 광학 구성요소 중 적어도 하나, 특히 그것들 각각이 상기 수동 광학 구성요소를 주 부분으로서 그리고 또한 주 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸는 주위 부분을 포함하는 광학 구조체 내에 포함되는 것을 포함한다. 그러한 광학 구조체는 이미 본 발명의 제1 태양과 관련하여 전술되었다(이에 대해 세부 사항 참조). 또 다른 관점에서, 제2 태양은 세트의 수동 광학 구성요소 - 또는 그것들 중 적어도 하나 - 가 복제를 사용하여 제조되는 것을 포함한다. 복제는 특히 재조합과 함께 당업계에 알려져 있고, 예컨대 WO　2007/140　643　A1에 기술되며, 이에 대해 세부 사항을 참조하라. 복제와 재조합에 관한 용어에 대해: 마스터는 양성(positive)이며, 즉 그것은 마지막으로 얻어질 구조체(최종 복제물로 지칭됨), 예컨대 마스터 렌즈 또는 마스터 웨이퍼를 나타내며, 이때 후자는 각각 마지막으로 얻어질 구조체를 나타내는 다수의 구조체를 포함한다. 반면에, 툴은 음성(negative)이며, 즉 그것은 마지막으로 얻어질 구조체, 예컨대 재조합 툴 또는 복제 툴의 역상을 나타내며, 이때 후자는 보통 각각 마지막으로 얻어질 구조체의 역상, 즉 최종 복제물의 역상을 나타내는 다수의 구조체를 포함한다. 따라서, 복제 툴은 본 출원 전반을 통해 많은 경우에 웨이퍼-레벨 복제 툴일 수 있다. 재조합 툴은 하나 이상의 구조체의 세트를 다수의 복제 단계로 기판상에 다회 복제하기 위해 사용되며; 이러한 방식으로, 마스터 웨이퍼가 얻어질 수 있다. 이들 설명 또는 용어가 본 발명의 임의의 태양에 적용된다.

제2 태양의 제1 하위-태양은 툴(보다 구체적으로는 재조합 툴 또는 가능하게는 또한 "최종" 복제 툴)과 그것의 사용, 보다 구체적으로는 특히 수동 광학 구성요소 중 적어도 하나(특히 그것들 각각)가 비-원형 렌즈 구경을 갖는 평철 구면 렌즈와 같은 절두 수동 광학 구성요소인 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위한 그것의 사용에 관한 것이다. 툴은 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써(복제 표면으로 지칭되는, 복제를 위해 사용되는 그것의 표면에서) 얻어진다. 이는 위에 인용된 종래 기술 문헌 WO　2009/023465　A2로부터, 그것이 각각의 비-절두 수동 광학 구성요소를 얻기 위해 제조되면 그것이 가질 체적보다 작은 그것의 복제 표면에 의해 규정되는 체적을 효과적으로 제공하는 몰드를 사용하는 것이 알려져 있기 때문에 주목할 만하다. 다시 말해서, 종래 기술로부터, 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 얻어지거나 적어도 얻을 수 있는 여기에 제시된 툴과 대조적으로, 툴에 재료를 추가함으로써 얻을 수 있을 툴(각각의 비-절두 수동 광학 구성요소를 얻기 위한 툴에 대해)을 사용하는 것이 알려져 있다. 특히, 제시된 툴과 그것의 전구체 툴 사이의 논리적 상호연관성은 제시된 툴을 사용하여 복제 단계를 수행함으로써, 전구체 툴을 사용하여 복제 단계를 수행함으로써 얻을 수 있는 수동 광학 구성요소의 끝을 자름(truncating)으로써 얻을 수 있는 수동 광학 구성요소가 얻어질 수 있다는 것이다.

상기 재료의 제거를 위해, 다양한 기술, 특히

- 소잉, 예컨대 반도체 웨이퍼를 분리(다이싱)하기 위해 사용되는 다이싱 소와 같은 다이싱 소를 사용한 소잉;

- 레이저 커팅;

- 레이저 절제;

- 워터젯 커팅;

- 밀링;

- 미세 기계 가공;

- 마이크로토밍;

- 블레이드를 사용한 커팅;

- 펀치 커팅(펀치 커터를 사용한)

이 적용될 수 있다.

레이저 커팅과 블레이드를 사용한 커팅이 특히 유용한 것으로 보인다. 그것들은 명확한 커팅 표면을 예측가능한 방식으로 생성하도록 허용하는 양호하게 제어가능한 기술이다.

제1 하위-태양을 실현하는 적어도 3가지 주목할 만한 방식이 있다.

제1 하위-태양을 실현하는 제1 방식에서, 제1 전구체 툴과 제2 전구체 툴이 제조된다. 이어서, 적어도 제1 전구체 툴로부터, 보통 또한 제2 전구체 툴로부터 재료가 제거되고, 2개의 이렇게 얻어진 툴이 예컨대 그것들을 서로에 대해 기계적으로 고정시킴으로써, 예를 들어 그것들을 공통 홀더 또는 기판에 고정시킴으로써 조합되어 구하고자 하는 툴(재조합 툴 또는 "최종" 복제 툴)이 된다. 제1 및 제2 전구체 툴로부터 그것들 각각에 (외측) 에지를 생성함으로써 재료가 제거되는 경우에, 이렇게 얻어진 툴은 특히 각각의 에지가 서로 대면하도록 서로에 대해 고정될 수 있다. 상기 생성된 에지는 예컨대 만곡되거나 아니면 곧을 수 있다. 최종적으로 얻어진 툴은 2개의 수동 광학 구성요소(2개의 렌즈와 같은)의 세트를 단일 엠보싱 단계로 생성하도록 허용할 수 있으며, 특히 여기에서 2개의 수동 광학 구성요소는 서로 특히 가깝게 위치될 수 있다.

최종적으로 얻어진 툴이 재조합 툴이면, 그것은 2개의 수동 광학 구성요소에 대한 형상의 다수의 N개의 세트를 포함하는 마스터 웨이퍼를 N개의 재조합 단계(엠보싱 단계)로 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 특히 여기에서 수동 광학 구성요소에 대한 2개의 형상은 서로 특히 가깝게 위치될 수 있다. 마스터 웨이퍼는 (웨이퍼-레벨) 복제 툴을 단일 엠보싱 단계로 제조하여, 후속하여 보통 N개의 부분으로 분리될 하나의 웨이퍼 상의 N개의 상기 수동 광학 구성요소의 세트의 복제물을 단일 엠보싱 단계로 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 이때 각각의 부분은 보통 상기 수동 광학 구성요소의 하나의 세트를 포함한다.

최종적으로 얻어진 툴이 "최종" 복제 툴이면, 그것은 최종 복제물, 즉 수동 광학 구성요소의 하나의 세트를 단일 엠보싱 단계로 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 엠보싱은 후속하여 보통 다수의 부분으로 분리될 하나의 웨이퍼에 반복적으로 수행될 수 있으며, 이때 각각의 부분은 보통 수동 광학 구성요소의 하나의 세트를 포함한다.

이러한 개념이 3개의 또는 4개의 또는 그 초과의 (인접한) 수동 광학 구성요소가 제조되어야 하는 경우에, 3개의 또는 4개의 또는 가능하게는 훨씬 더 많은 전구체 툴로 간단히 일반화될 수 있는 것이 쉽게 이해된다.

제1 하위-태양을 실현하는 이러한 제1 방식을 사용하면, 세트의 2개 이상의, 특히 모든 수동 광학 구성요소(그리고 상응하게 최종 툴의 2개 이상의, 특히 모든각각의 툴 구성요소)가 일반적으로 상이하게 형상화될 수 있지만; 그것들이 또한 동일하게 형상화될 수 있는 것에 유의하여야 한다.

제1 하위-태양을 실현하는 제2 방식에서, 단일 수동 광학 구성요소를 하나의 엠보싱 단계로 제조하기에 적합한 전구체 툴이 제조된 다음에, 그러한 전구체 툴로부터 재료가 제거된다. 이렇게 얻어진 툴은 이어서 수동 광학 구성요소의 하나 이상의 세트를 제조하기 위해 사용된다(각각의 세트는 2개 이상의 수동 광학 구성요소를 포함함). 따라서, 세트의 수동 광학 구성요소 중 2개 이상, 전형적으로는 그것을 모두가 보통 동일하게 형상화될 것이다. 수동 광학 구성요소의 단일 세트를 얻기 위해, 툴은 적어도 2회 사용되며, 특히 그것은 적어도 2개의 연속적인 엠보싱 단계로 적용된다.

(외측) 에지(예컨대, 만곡되거나 아니면 곧은)를 생성함으로써 전구체 툴로부터 재료가 제거되는 경우에, 이렇게 얻어진 툴은 특히 동일한 세트의 제2 수동 광학 구성요소에 대해서보다 상이한 회전 배향의 세트의 제1 수동 광학 구성요소에 대해 사용될 수 있다. 상기 회전 배향은 수직축을 중심으로 하는 회전을 지칭하며, 상기 축은 엠보싱 중에 툴의 움직임이 그것을 따라 달성되는 축과 보통 일치한다. 특히, 세트의 제1 수동 광학 구성요소를 제조하기 위한 엠보싱 단계와 세트의 제2 수동 광학 구성요소를 제조하기 위한 엠보싱 단계 사이에서 복제 재료를 경화, 예컨대 큐어링(curing)시키는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 세트의 제1 수동 광학 구성요소의 복제 재료는 세트의 제2 수동 광학 구성요소에 대한 복제 재료를 적용하기 전에 경화된다. 예컨대, 2개의(제1 및 제2) 수동 광학 구성요소의 세트가 제조되어야 하면, 단계의 시퀀스(sequence)는 다음과 같이 선택될 수 있다:

- 제1 수동 광학 구성요소에 대한 복제 재료를 (기판상에) 적용하는 단계;

- 툴을 제1 회전 배향으로 복제 재료 내에 엠보싱하는 단계;

- 복제 재료를 경화시키는 단계;

- 툴을 제거하는 단계;

- 제2 수동 광학 구성요소에 대한 복제 재료를 (기판상에) 적용하는 단계;

- 툴을 제2 회전 배향(제1 회전 배향과 싱아함)으로 복제 재료 내에 엠보싱하는 단계;

- 복제 재료를 경화시키는 단계;

- 툴을 제거하는 단계.

이러한 방식으로, 서로 특히 가깝게 위치되는 2개의 수동 광학 구성요소의 세트가 생성될 수 있다.

제1 및 제2 회전 배향은 특히 예컨대 재료의 제거에 의해 생성되는 각각의 에지가 서로 대면하도록 서로에 대해 180°(예컨대, ±15°또는 심지어 ±5°) 회전될 수 있다.

N개의 그러한 세트가 제조되어야 하면, 예컨대 첫 번째 4가지 단계를 N회 반복하여, N개의 세트의 제1 수동 광학 구성요소를 제조한 다음에, 두 번째 4가지 단계를 N회 반복하여, N개의 세트의 제2 수동 광학 구성요소를 제조할 수 있다. 또는, 8가지 단계의 시퀀스가 N회 반복될 수 있다.

툴이 재조합 툴이면, 그것은 M개의 수동 광학 구성요소의 다수의 N개의 세트를 포함하는 마스터 웨이퍼를 N × M회의 엠보싱 단계로 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 특히 여기에서 세트의 M개의 수동 광학 구성요소는 (특히 적어도 쌍으로) 서로 특히 가깝게 위치될 수 있다. 마스터 웨이퍼는 최종 복제물을 제조하기 위해 전술된 바와 같이 사용될 수 있다(전술된 제1 방식 참조).

얻어진 툴이 (최종) 복제 툴이면, 그것은 M개의 수동 광학 구성요소의 하나의 세트의 복제물을 M회의 엠보싱 단계로 제조하기 위해 사용될 수 있다. 엠보싱은 후속하여 보통 다수의 부분으로 분리될 하나의 웨이퍼에 반복적으로 행해질 수 있으며, 이때 각각의 부분은 보통 수동 광학 구성요소의 하나의 세트를 포함한다.

제1 하위-태양을 실현하는 제3 방식에서, 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 하나의 엠보싱 단계로 제조하기에 적합한 전구체 툴이 제조된 다음에, 그러한 전구체 툴로부터 재료가 제거된다. 특히, 전구체 툴은 - 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 - 단일 부분을 형성할 수 있다. 이렇게 얻어진 툴은 이어서 각각 2개 이상의 수동 광학 구성요소를 포함하는 수동 광학 구성요소의 하나 이상의 세트를 제조하기 위해 사용된다. 그것은 마스터 웨이퍼를 제조하기 위해(재조합에 의해), 또는 복제, 특히 엠보싱에 의해 최종 복제물을 직접적으로 얻기 위해 사용될 수 있다.

얻어진 툴은 또한 제1 하위-태양을 수행하는 제1 방식에 대해 전술된 임의의 방식으로 사용될 수 있다.

전구체 툴은 일반적으로(그리고 본 발명의 제2 태양의 제1 하위-태양을 수행하는 특정 방식에 제한됨이 없이) 임의의 알려진 방식으로 제조될 수 있지만, 보다 구체적으로, 그것은 제조될 수동 광학 구성요소의 하나의 세트의 형상을 적어도 부분적으로 형성하는 마스터를 사용해서 복제를 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 마스터는 예컨대 밀링, 미세 기계 가공 또는 레이저 절제를 사용하여 제조될 수 있다. 마스터는 특히 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 회전 대칭을 가질 수 있다. 마스터는 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 단일 부분 또는 적어도 연속 부분(contiguous part)일 수 있다. 그러나, 마스터가 전형적으로 세트 내에 포함될 수동 광학 구성요소당 하나씩 2개 이상의 전구체 마스터로 구성되는 것을 제공하는 것도 또한 가능하다. 예컨대, 그러한 전구체 마스터는 예를 들어 그것들을 공통 기판 또는 공통 홀더 상에 고정시킴으로써 서로에 대해 고정될 수 있다. 다이아몬드 선삭은 전술된 기술 외에 전구체 마스터를 제조하기에 적합한 선택일 수 있다. 특히 세트의 최종 복제물이 적어도 부분적으로 서로 매우 가까워야 하면, 마스터를 형성하기 전에 예컨대 레이저 커팅, 소잉, 마이크로토밍, 미세 기계 가공 중 하나 이상을 사용하여 하나 이상의 전구체 마스터로부터 재료가 제거되는 것을 제공하는 것이 가능하다.

실시예: 2개의 동일한 절두 평철 구면 렌즈의 세트를 제조하기 위해, 각각이 - 적어도 그것이 그것 각각의 복제 표면을 형성하는 영역에서 - 볼록 구면 렌즈의 형상을 묘사하는 2개의 전구체 마스터가 예컨대 다이아몬드 선삭을 사용하여 제조된다. 평평한 표면을 형성하기 위해, 전구체 마스터 각각의 일부분이 예컨대 레이저 커팅에 의해 제거되며, 여기에서 그러한 커팅은 각각의 마스터의 구형 부분을 커팅할 수 있다. 이어서, 평평한 표면 사이의 거리 없이 또는 그것들 사이의 0이 아닌 거리를 갖고서, 전구체 마스터가 그것들 각각의 평평한 면에서 서로 부착되거나, 또는 그것들이 (측방향으로 연장된) 기판에 고정된다. 이렇게 얻어진 마스터를 복제 재료 내에 엠보싱하고 경화시킴으로써, 구하고자 하는 전구체 툴이 얻어질 수 있으며, 이로부터 이어서 재료가 평평한 표면의 영역에서 제거되어 (구하고자 하는) 툴을 얻는다.

3가지 기술된 방식 중 임의의 것에서, 본 명세서의 다른 곳에 언급된 바와 같이, 전구체 툴이 마스터를 사용하여 복제에 의해(특히 엠보싱에 의해) 제조될 수 있고, 마스터, 예컨대 마스터 렌즈가 다이아몬드 선삭 및/또는 다른 기술을 사용하여 제조될 수 있는 것에 유의하여야 한다. 마스터는 - 적어도 실질적으로(그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 영역에서) - 회전 대칭(수직축에 대해)을 가질 수 있다. 예컨대, 마스터는 적어도 실질적으로 구형 형상을 갖는 주 부분을 포함할 수 있다. 또한, 그것은 역시 회전 대칭을 가질 수 있는, 주 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸는 주위 부분을 포함할 수 있다. 대안적으로, 전구체 툴은 달리, 즉 마스터의 사용 없이, 예컨대 다이아몬드 선삭, 미세 기계 가공, 밀링, 레이저 절제 중 하나 이상에 의해 제조될 수 있다.

제2 태양의 제2 하위-태양은 마스터와 그것의 사용, 보다 구체적으로는 특히 수동 광학 구성요소 중 적어도 하나(특히 그것들 각각)가 절두 수동 광학 구성요소인 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위한 그것의 사용에 관한 것이다. 마스터는 전구체 마스터에 재료를 추가함으로써(그것의 복제 표면에서) 얻어진다. 따라서, 추가된 재료는 마스터의 복제 표면에 기여할 것이다. 현재 기술되는 제2 하위-태양이 서로 특히 가깝게 위치되는 수동 광학 구성요소(그것의 세트)를 최종적으로 생성하는데 특히 흥미롭지만, 그것은 또한 달리, 예컨대 단일 수동 광학 구성요소, 특히 절두 렌즈와 같은 절두 수동 광학 구성요소를 제조하는데 유익할 수 있다.

추가된 재료는 보통 마스터의 돌출 부분을 형성한다.

이렇게 얻어진 마스터는 이어서 구하고자 하는 수동 광학 구성요소(즉, 최종 복제물)를 직접 제조하기 위해 아니면 마스터 웨이퍼를 제조하기 위해(툴을 복제 툴로서 사용함으로써) 다시 사용될 수 있는 툴을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 수동 광학 구성요소를 단일 엠보싱 단계로 얻기 위해, 마스터 웨이퍼가 복제 툴을 제조하기 위해 사용될 수 있고, 최종적으로 제조될 수동 광학 구성요소, 즉 최종 복제물이 이어서 복제 툴을 사용하여 얻어질 수 있다.

전구체 마스터에 대한 재료의 추가에 의해, 제조된 툴 또는 최종 복제물 내의 빈 용적 부분의 존재가 보장될 수 있다. 툴에서, 이는 본 발명의 제2 태양의 제1 하위-태양에 대해 전술된 바와 같이 툴로부터 재료를 제거함으로써 생성되는 빈 용적부에 해당할 수 있다.

전구체 마스터는 예컨대 다이아몬드 선삭을 사용하여 제조될 수 있지만, 여기에서 다이아몬드 선삭은 주로 회전 대칭 몸체, 즉 - 적어도 복제 표면이 형성되는 곳에서 - 회전 대칭을 갖는 전구체 마스터에 적합하다. 후술되는 제2 처리 방식의 경우에, 다이아몬드 선삭이 특히 적합할 수 있다. 전구체 마스터를 제조하는데 사용가능한 다른 기술은 예컨대 미세 기계 가공, 밀링, 에칭, 레이저 절제이다. 이것들은 후술되는 제1 처리 방식의 경우에 특히 적합할 수 있다.

전구체 마스터의 제조에서 하나 이상의 기술이 조합될 수 있는 것에 유의하여야 한다.

또한, 특히 후술되는 제1 처리 방식의 경우에, 전구체 마스터는 각각이 하나의 수동 광학 구성요소의 형상을 적어도 부분적으로 묘사하고 예컨대 가능하게는 재료의 후속 제거를 갖는 다이아몬드 선삭을 사용하여 얻어지는 2개 이상의 전구체 서브-마스터로 구성될 수 있으며, 여기에서 서브-전구체 마스터는 전구체 마스터를 형성하기 위해 서로에 대해 고정된다.

제1 처리 방식에서, 마스터는 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 단일 복제 단계로 제조하기 위한 툴을 제조하기 위해 사용된다. 그러한 툴은 이어서 제2 태양의 제1 하위-태양을 수행하는 제1 방식에 대해 기술된 바와 같이 얻어지는 바와 같은 툴과 같이 처리될 수 있다(위 참조).

제2 처리 방식에서, 마스터는 단지 단일 수동 광학 구성요소를 단일 복제 단계로 제조하기 위한 툴을 제조하기 위해 사용된다. 그러한 툴은 이어서 제2 태양의 제1 하위-태양을 수행하는 제2 방식에 대해 기술된 바와 같이 얻어지는 바와 같은 툴과 같이 처리될 수 있다(위 참조).

본 발명의 제2 태양의 제3 하위-태양은 마스터와 특히 수동 광학 구성요소 중 적어도 하나(특히 그것들 각각)가 절두 수동 광학 구성요소인 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위한 그것의 사용에 관한 것이다. 마스터는 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 영역에서 단일 부분 또는 적어도 연속 부분이다. 마스터는 특히 일체로 형성된 몸체로부터 시작하여 또는 일체로 형성된 몸체를 전술된 방식으로 처리하여 예컨대 미세 기계 가공, 밀링, 에칭, 레이저 절제 중 적어도 하나를 사용해서 얻어질 수 있다. 마스터는 마스터를 복제(특히 엠보싱)함으로써(특히 단 한 번만 그렇게 함으로써) 얻을 수 있는 툴에 의해, 마스터 웨이퍼 및/또는 최종 복제물이 툴에 재료를 추가하거나 툴이 그것의 복제 표면을 형성하는 영역에서 툴로부터 재료를 제거함이 없이 얻어질 수 있도록 더욱 정확하게 형상화될 수 있다. 마스터는 특히 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 상기 수동 광학 구성요소의 세트의 상기 수동 광학 구성요소 각각의 표면과 또한 그것으로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌출 부분을 적어도 부분적으로 묘사할 수 있다. 상기 돌출 부분은 특히 인접한 수동 광학 구성요소 사이에 배치될 수 있다.

마스터가 복제에 의해, 특히 엠보싱에 의해 툴을 제조하기 위해 사용되면, 그것은 툴을 사용해서(재조합 툴로서) 재조합을 사용하여(엠보싱을 사용하여) 마스터 웨이퍼를 제조한 다음에 마스터 웨이퍼를 사용해서 (엠보싱을 사용하여) 복제 툴을 제조함으로써 계속될 수 있고, 최종 복제물이 이어서 복제 툴에 의해 복제(이번에도 특히 엠보싱)를 사용하여, 보통 수동 광학 구성요소의 세트를 싱귤러라이징(singularizing)하기 위한 분리 단계를 후속해서 적용하여 제조된다 - 예컨대, 그것은 예컨대 본 발명의 제2 태양의 제2 하위-태양에 대해 본 특허 출원의 다른 곳에 기술된 방식과 같이 계속될 수 있다.

제3 하위-태양에서, 특히, 세트의 적어도 하나의, 특히 모든 수동 광학 구성요소가 각각 하나의 광학 구조체 내에 포함되며, 이때 그러한 광학 구조체가 각각의 수동 광학 구성요소를 주 부분으로서 그리고 또한 주 부분을 (측방향으로) 적어도 부분적으로 둘러싸는 주위 부분을 포함하는 것이 제공될 수 있다. 그러한 경우에, 특히, 하나의 세트의 광학 구조체 중 적어도 2개의 주위 부분이 중첩하거나 부분적으로 같은 공간을 차지하며, 여기에서 상응하는 수동 광학 구성요소가 중첩하거나 아니면 별개일 수 있는 것이 제공될 수 있다.

제2 태양의 제4 하위-태양은 마스터와 특히 수동 광학 구성요소 중 적어도 하나(특히 그것들 각각)가 절두 수동 광학 구성요소인 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위한 그것의 사용에 관한 것이다. 우선, 툴의 일부분만이 마스터를 사용하여 제조되고, 이에 후속하여, 보통 툴의 그러한 부분을 경화시킨 후에, 툴의 또 다른 부분이 동일한 마스터를 사용하여, 또는 다른 하나의 마스터와 동일하게 형상화되거나 상이하게 형상화되지만 보통 실질적으로 다른 하나의 마스터와 같이 형상화될 수 있는 제2 마스터를 사용하여 제조된다. 이는 제1 하위-태양을 제2 방식으로 수행하는 경우에 대해, 툴의 사용과 최종 복제물 또는 마스터 웨이퍼의 제조에 대해 전술되었던 바와 유사하게 달성될 수 있다.

마스터는 일반적으로 예컨대 위의 제2 또는 제3 하위-태양에 기술된 바와 같이 형상화되고 구성될 수 있다. 마스터는 특히 일체로 형성된(또는 적어도 연속적인) 몸체로부터 시작하여 또는 일체로 형성된 몸체를 기술된 방식으로 처리하여 예컨대 다이아몬드 선삭, 미세 기계 가공, 밀링, 에칭, 레이저 절제 중 적어도 하나를 사용해서 얻어질 수 있다. 이렇게 얻어진 전구체 마스터로부터 재료가 제거되고/제거되거나 그것에 추가될 수 있다.

보다 구체적으로, 다음이 제공될 수 있다: 마스터는 (그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서) 제조될 수동 광학 구성요소의 세트의 하나의 수동 광학 구성요소의 형상을 적어도 부분적으로 형성한다. 마스터는 기판에 적용되는 복제 재료 내로 엠보싱되고, 이는 이어서 마스터를 제거하기 전에 경화된다. 따라서, 툴의 일부분이 제조된다. 이어서, 추가의 복제 재료가 기판에 적용되고, 동일한 마스터 또는 - 특히 세트의 모든 수동 광학 구성요소가 동일하게 형상화되어야 하지는 않으면 - 다른 마스터가 그것 내에 엠보싱된다. 이어서, 추가의 복제 재료가 경화된 다음에, 두 번째로 적용된 마스터가 제거된다. 제조될 수동 광학 구성요소의 세트가 각각 2개 초과의 수동 광학 구성요소를 포함하는 경우에 전술된 마스터 또는 다른 마스터 중 하나 또는 둘 모두를 사용한 추가의 엠보싱 단계가 적용될 수 있다. 하나의 동일한 마스터가 툴의 제조 중에 두 엠보싱 단계에 사용되면, 마스터는 특히 이들 중에 상이한 회전 배향으로, 예컨대 수직축("수직"은 복제 재료가 그것 상에 적용되는 기판의 표면에 수직한 방향을 지칭함)을 중심으로 적어도 대략 180°만큼 회전되어 사용될 수 있다.

본 발명의 제2 태양은 특히 하기의 방법과 장치를 포함한다:

적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

A) 툴 제조 단계를 수행함으로써 얻을 수 있는 툴을 사용하는 단계

를 포함하고,

상기 툴 제조 단계는

ⅰ) 복제 표면을 갖춘 전구체 툴을 제조하는 단계;

ⅱ) 상기 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 복제 표면을 변형시키는 단계

를 포함한다.

또한, 위의 방법에서, 상기 툴 제조 단계는

ⅰ1) 제1 복제 표면을 갖춘 제1 전구체 툴을 제조하는 단계;

ⅰ2) 제2 복제 표면을 갖춘 제2 전구체 툴을 제조하는 단계;

ⅱ1) 상기 제1 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 제1 복제 표면을 변형시키는 단계; 및 선택적으로

ⅱ2) 상기 제2 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 제2 복제 표면을 변형시키는 단계

를 포함한다.

또한, 위의 방법 중 하나 또는 둘 모두에서, 상기 툴 제조 단계는

ⅰ1) 제1 복제 표면을 갖춘 제1 전구체 툴을 제조하는 단계;

ⅰ2) 제2 복제 표면을 갖춘 제2 전구체 툴을 제조하는 단계;

ⅱ1) 상기 제1 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 제1 복제 표면을 변형시키는 단계; 및 선택적으로

ⅱ2) 상기 제2 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 제2 복제 표면을 변형시키는 단계

를 포함한다.

또한, 제2 태양에 대한 위의 2가지 첫 번째로 인용된 방법 중 하나 또는 둘 모두에서, 단계 A)는

r0) 기판을 제공하는 단계;

r11) 상기 기판과 상기 툴 사이에 복재 재료의 제1 부분이 있는 상태에서 상기 기판과 상기 툴을 서로를 향해 이동시키는 단계;

r12) 복제 재료의 상기 제1 부분을 경화시키는 단계;

r13) 상기 기판과 상기 툴을 서로 멀어지게 이동시키는 단계 - 복제 재료의 상기 경화된 제1 부분은 상기 기판의 제1 위치에 남음 - ;

r21) 상기 기판과 상기 툴 사이에 복재 재료의 제2 부분이 있는 상태에서 상기 기판과 상기 툴을 서로를 향해 이동시키는 단계;

r22) 복제 재료의 상기 제2 부분을 경화시키는 단계;

r23) 상기 기판과 상기 툴을 서로 멀어지게 이동시키는 단계 - 복제 재료의 상기 경화된 제2 부분은 상기 기판의 제2 위치에 남고, 상기 제1 위치는 상기 제2 위치와 상이함 -

를 제시된 순서대로 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 제2 태양에 대한 위의 2가지 첫 번째로 인용된 방법 중 하나 또는 둘 모두에서, 상기 툴 제조 단계는

- 하나 이상의 마스터를 제공하는 단계;

- 상기 하나 이상의 마스터를 사용해서 상기 전구체 툴을 복제를 사용하여 제조하는 단계

를 포함하고,

특히,

- 상기 전구체 툴이 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 복제 재료로 제조되는 것;

- 상기 전구체 툴이 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 연속 부분, 특히 단일 부분을 형성하는 것;

- 전구체 툴의 복제 표면이 상기 세트의 상기 수동 광학 구성요소 중 제1 수동 광학 구성요소의 적어도 일부분과 제2 수동 광학 구성요소의 적어도 일부분의 역상을 묘사하는 형상을 갖는 것

중에서 적어도 하나이다.

또한, 복제에 의해 절두 수동 광학 구성요소를 제조하기 위한 툴로서, 상기 절두 광학 구성요소 각각은 에지와 상기 에지에 인접한 에지 표면을 생성하는 절두(truncation)에 의해 전구체 수동 광학 구성요소로부터 얻을 수 있는 형상을 갖는 수동 광학 구성요소이고, 상기 툴은 복제 표면을 포함하며, 상기 복제 표면은 상기 에지 표면을 묘사하지 않는 형상을 갖는다.

또한, 각각 M ≥ 2개의 광학 구조체의 N ≥ 1개의 세트를 복제에 의해 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

- 기판을 제공하는 단계;

- 그러한 세트의 상기 M개의 광학 구조체 중 제1 광학 구조체를 복제에 의해 제조하기 위한 툴을 제공하는 단계;

- N개의 상기 제1 광학 구조체를 상기 툴을 사용한 복제에 의해 상기 기판상에 제조하는 단계; 및 그에 후속하여,

- N개의 상기 제2 광학 구조체를 상기 툴 또는 상이한 툴을 사용한 복제에 의해 상기 기판상에 제조하는 단계

를 포함하고,

특히, 상기 세트 각각에 대해, 상기 제1 및 제2 광학 구조체는 부분적으로 같은 공간을 차지하거나 중첩한다.

또한, 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

B) 마스터 제조 단계를 수행함으로써 얻을 수 있는 마스터를 사용하는 단계

를 포함하고,

상기 마스터 제조 단계는

j) 복제 표면을 갖춘 전구체 마스터를 제공하는, 특히 제조하는 단계;

jj) 상기 전구체 마스터에 재료를 추가함으로써 상기 복제 표면을 변형시키는 단계

를 포함한다.

또한, 복제에 의해 절두 수동 광학 구성요소를 제조하기 위한 마스터로서, 상기 절두 광학 구성요소 각각은 에지와 상기 에지에 인접한 에지 표면을 생성하는 절두에 의해 전구체 수동 광학 구성요소로부터 얻을 수 있는 형상을 갖는 수동 광학 구성요소이고, 상기 마스터는 복제 표면을 포함하며, 상기 복제 표면은 상기 에지 표면을 포함하지 않는 상기 절두 수동 광학 구성요소의 부분의 형상에 해당하는 형상을 묘사하는 제1 부분을 포함하고,

- 상기 복제 표면이 상기 에지 표면을 묘사하지 않는 형상을 갖는 것;

- 상기 마스터가 복제 표면의 상기 제1 부분에 인접하게, 복제 표면의 상기 제1 부분으로부터 돌출되는 돌출 부분을 포함하는 것

중에서 적어도 하나이며,

특히, 상기 전구체 수동 광학 구성요소는 적어도 거울-대칭 형상[특히 적어도 2회(two-fold) 거울 대칭 형상], 특히 회전 대칭 형상을 갖는다.

또한, 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

C) 상기 수동 광학 구성요소 각각에 대해, 각각의 수동 광학 구성요소의 적어도 일부분의 형상에 해당하는 형상을 묘사하는 제1 부분을 포함하는 복제 표면을 포함하는 마스터를 사용하는 단계 - 상기 마스터는 또한 상기 복제 표면의 상기 제1 부분 중 적어도 하나로부터 돌출되는 적어도 하나의 돌출 부분을 포함함 -

를 포함한다.

또한, 적어도 2개의 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

D) 툴 제조 단계를 수행함으로써 얻어지는 툴을 사용하는 단계

를 포함하고,

상기 툴 제조 단계는

D1) 기판을 제공하는 단계;

D2) 각각 복제 표면을 갖춘 하나 이상의 마스터를 제공하는 단계;

D31) 상기 기판과 상기 하나 이상의 마스터 중 제1 마스터 사이에 복재 재료의 제1 부분이 있는 상태에서 그것들을 서로를 향해 이동시키는 단계;

D32) 복제 재료의 상기 제1 부분을 경화시키는 단계;

D33) 상기 기판과 상기 제1 마스터를 서로 멀어지게 이동시키는 단계 - 복제 재료의 상기 경화된 제1 부분은 상기 기판의 제1 위치에 남음 - ;

D41) 상기 기판과 상기 제1 마스터와 동일하거나 상이한, 상기 하나 이상의 마스터 중 제2 마스터 사이에 복재 재료의 제2 부분이 있는 상태에서 그것들을 서로를 향해 이동시키는 단계;

D42) 복제 재료의 상기 제2 부분을 경화시키는 단계;

D43) 상기 기판과 상기 제2 마스터를 서로 멀어지게 이동시키는 단계 - 복제 재료의 상기 경화된 제2 부분은 상기 기판의 제2 위치에 남고, 상기 제2 위치는 상기 제1 위치와 상이함 -

를 포함한다.

제3 태양에서, 본 발명은 각각 적어도 2개의 광학 구조체의 세트와 적어도 2개의 광학 구조체의 세트의 제조, 특히 다수의 그러한 세트의 제조에 관한 것이다. 여기에서, 각각의 광학 구조체는 수동 광학 구성요소를 포함하는 주 부분과 선택적으로, 주 부분을 둘러싸는 주위 부분을 포함한다. 특히, 그것은 예컨대 원하지 않는 광로를 회피하기 위해, 예를 들어 세트의 광학 구조체 중 제1 광학 구조체(특히 그것 각각의 수동 광학 구성요소)에 입사한 광이 세트의 광학 구조체 중 제2 광학 구조체(특히 그것 각각의 수동 광학 구성요소)에 입사하는 것을 회피하기 위해 그러한 세트의 광학 구조체 사이의 광학적 연결을 제거하는 방식에 관한 것이다.

본 발명의 제3 태양에서 본 발명의 하나의 목적은 세트의 수동 광학 구성요소가 2개 이상의 채널에 걸쳐 분포되는 다중-채널 광학 장치에 사용하기 위한 2개 이상의 수동 광학 구성요소의 세트를 갖춘 광학 모듈을 제조하는 방식, 특히 인접 광학 채널이 광학적으로 잘 분리되도록 상기 광학 모듈을 제조하는 방식을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 태양에서 본 발명의 다른 목적은 인접 광학 채널이 잘 분리되는 장치를 제조하는 방식을 제공하는 것이다.

특히 제조된 광학 구조체의 세트가 다중-채널 광학 모듈 또는 장치에 사용되면, 전술된 것과 같은 원하지 않는 광로의 존재를 회피하는 것이 바람직할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 광학 구조체 중 하나 또는 둘 모두로부터 재료를 제거함으로써, 특히 각각의 수동 광학 구성요소 사이의 재료를 제거함으로써 채널 사이의 크로스토크(cross-talk)가 회피가능할 수 있다.

본 발명의 제3 태양은 특히 그것들이 본 발명의 제1 및/또는 제2 태양에 대해 기술되었던 바와 같이, 각각 광학 구조체의 세트와 수동 광학 구성요소의 세트에 적용될 때 또는 그것과 관련하여 유용할 수 있다. 제3 태양에 따른 처리는 본 발명의 제1 및/또는 제2 태양에 대해 기술된 목적과 장치를 개선하기 위해 적용되는 처리인 후처리 단계로서 고려되고/고려되거나 사용될 수 있다.

광학 구조체의 세트의 제조 중에, 특히 각각의 수동 광학 구성요소가 서로 특히 가까워야 하면, 제1 광학 구조체의 재료가 제2 광학 구조체의 재료와 직접 물리적으로 접촉하는 일이 발생할 수 있으며, 예컨대 그것들 각각의 주위 부분이 중첩할 수 있다. 또는, 광학 구조체가 서로 이격되지만, 너무 가까워, 제1 광학 구조체로부터 제2 광학 구조체로의 광의 원하지 않는 전파가 가능하다(허용할 수 없게 높은 정도로).

1개 또는 2개의 근접한, 인접한 또는 심지어 중첩하는 광학 구조체의 재료를 부분적으로 또는 완전히 제거하는 것은 광학 구조체, 특히 각각의 수동 광학 구성요소의 원하는 광학적 분리를 달성할 수 있다. 이는 본 발명의 제3 태양이 다중-채널 광학 장치에 적용되면, 특히 하나의 세트의 수동 광학 구성요소가 2개 이상의 상응하는 광학 채널에 분배될 때 특히 유용할 수 있다.

예컨대, 모든 세트가 각각이 수동 광학 구성요소와 각각의 수동 광학 구성요소를 둘러싸는 주위 부분을 포함하는 2개의 광학 구조체를 포함할 수 있으며, 특히 여기에서 2개의 주위 부분은 2개의 수동 광학 구성요소가 서로 가장 가까운 영역에서 중첩하고, 2개의 수동 광학 구성요소는 예컨대 근접 센서 또는 어레이 카메라의 상이한 광학 채널에 할당된다. 상기 중첩 영역에서, 세트의 수동 광학 구성요소 사이의(그리고 최종적으로 광학 채널 사이의) 광학적 상호연결(광학 구조체의 재료를 통한)을 억제하거나 적어도 (강하게) 감소시키기 위해 두 광학 구조체로부터(보다 구체적으로는 두 주위 부분으로부터) 재료가 제거된다. 따라서, 광학 채널의 광학적 분리 또는 적어도 개선된 광학적 분리가 달성가능할 수 있다.

약간 다른 관점에서, (특히 인접 광학 구조체가 서로 가장 가까운, 특히 중첩하는 영역에서) 제거될 재료의 형상 또는 구성이 명확하지 않기(또는 불분명하기) 때문에, 특히 상기 형상 또는 구성이 제조 중에 충분히 양호하게 재현가능하지 않다는 점에서 재료의 제거가 달성된다. 불분명한 영역은 불분명한 광학 특성을 초래할 수 있고, 이는 보통 갖기를 원하지 않는다. 재료의 제거는 충분히 명확한 그리고 재현가능한 조건을 생성함으로써 그러한 문제를 해소할 수 있다.

보통, 상기 광학 구조체는 하나의 공통 기판상에 존재한다. 그러한 공통 기판은 보통 웨이퍼이다. 기판은 특히 본 발명의 제1 태양에 관하여 그리고/또는 더욱 중요하게는 제2 태양에 관하여 기술된 방식 중 임의의 방식으로 얻어지는 바와 같은 웨이퍼일 수 있다. 예컨대, 각각의 광학 구조체가 수동 광학 구성요소를 포함하는, 각각 2개 이상의 광학 구조체의 세트가 (웨이퍼-레벨) 복제 툴을 복제, 특히 엠보싱함으로써 제조될 수 있으며, 여기에서 복제 툴은 (웨이퍼-레벨) 마스터 웨이퍼를 복제, 특히 엠보싱함으로써 얻어졌을 수 있고, 상기 마스터 웨이퍼는 복제가 아니라, 예컨대 다이아몬드 선삭, 레이저 절제, 미세 기계 가공, 밀링 또는 에칭에 의해 몸체로부터 재료를 제거함으로써 제조되었을 수 있는 마스터를 복제함으로써 얻어지는 재조합 툴을 사용하여 재조합(엠보싱을 사용한)에 의해 얻어졌을 수 있다.

세트의 광학 구조체를 광학적으로 상호연결하는 재료를 제거하는 것은 웨이퍼 레벨로 수행될 때 특히 효율적으로 달성될 수 있다. 특히, 이는 단일 처리 단계로 복수의 광학 구조체의 재료를 제거하도록 허용할 수 있다. 재료를 제거하는 것은 특히 라인을 따라, 특히 복수의 세트의 광학 구조체의 재료가 상기 라인을 따라 제거되도록 달성될 수 있다. 본 발명의 제1 태양에서 전술된 특별히 형상화된 수동 광학 구성요소의 제조를 고려하면, 본 발명의 제1 태양에 대해 기재된 바와 같은 기술과 이러한 기술을 적용하는 방식(위 참조)이 본 발명의 제3 태양의 경우에 또한 여기에 적용될 수 있는 것에 유의하여야 한다.

특히, 예를 들어, 하기의 기술 중 하나 이상이 재료의 제거를 위해 사용될 수 있다: 소잉(특히 다이싱 소를 사용한), 레이저 커팅, 레이저 절제, 미세 기계 가공, 밀링. 다른 언급된 기술이 재료를 또한 만곡된 라인을 따라 제거하기에 매우 적합하지만, 소잉은 주로 재료를 또한 직선을 따라 제거하기에 적합하다. 그러나, (또한) 수동 광학 구성요소 그것들 자체의 재료를 제거하는 것이 일반적으로 가능할 것이지만, 본 발명의 현재 기술되는 제3 태양에서, 수동 광학 구성요소의 형상을 변환시키는 것이 아니라, 단지 주위 부분의 재료와 같은 그것들 사이에 존재하는 추가의 재료의 형상을 변화시키는 것이 보통 고려된다.

광학 구조체가 (공통) 기판상에 존재하면, 광학 구조체의 재료의 상기 제거 중에 기판을 관통하지 않는 것이 특히 유용할 수 있다. 이러한 방식으로, 기판은 세트의 광학 구조체(그리고 상응하는 수동 광학 구성요소)의 정확한 정렬과 상대 위치 설정을 보장하도록 (계속) 기능할 수 있다. 특히, 예컨대 제조 파라미터를 상응하게 조절함으로써, 광학 구조체가 존재하는 기판 측으로부터 최대한 최대 깊이 및 최소한 최소 깊이의 수직 좌표를 따른 깊이로 재료의 제거가 달성되며; 특히, 여기에서 상기 깊이는 광학 구조체가 그것 상에 존재하는 기판의 표면에서 0이고, 기판 내에서 양의 값(따라서, 광학 구조체가 위치되는 기판 위에서 음의 값)을 갖는다. 상응하는 최대 깊이는 예컨대 50 ㎛ 또는 특히 20 ㎛일 수 있고, 상응하는 최소 깊이는 예컨대 -50 ㎛ 또는 특히 -20 ㎛일 수 있다. 깊이가 더욱 큰 음의 값을 가질수록, 여전히 어느 정도의 원하지 않는 광 전파를 허용할 수 있는 광학 구조체의 나머지 재료가 더욱 두껍다. 깊이가 클수록, 더욱 많은 재료가 기판으로부터 제거되며, 이는 원하지 않는 양의 잔해를 생성하고, 기판의 기계적 안정성을 감소시킬 수 있다. 예컨대 다이싱 소가 사용되면, 광학 구조체가 그것 상에 존재하는 기판의 표면에 대한 다이싱 소의 블레이드의 높이는 0 ㎛ 또는 -15 ㎛와 15 ㎛ 사이의 값으로 조절(사전설정)될 수 있다. t ㎛에 이르는 다이싱 소의 소정 높이(깊이) 공차(재현성)를 가정하면, 최종적으로 생성된 깊이는 사전설정된 깊이에 중심을 둔 이러한 공차의 2배의 범위 내에 놓일 것이다. 또한, 블레이드의 곧지 않은 프로파일의 영향이 합해질 수 있다 - 디폴트에 따라(per default), 블레이드 프로파일의 최소 및 최대 위치 사이의 평균 위치를 깊이에 대한 기준으로 고려할 것이다.

전술된 바와 같이 라인을 따라 재료의 제거를 수행하는 것을 고려하면, 이러한 재료의 제거는 또한 트렌칭(trenching), 즉 트렌치(trench), 특히 세트의 이웃한 광학 구조체 사이의 트렌치를 생성하는 것으로 고려되거나 지칭될 수 있다. 이러한 용어가 위에 규정된 깊이가 양의 값을 가질 때 더 잘 적용될 수 있지만, 그것은 0과 음의 깊이 값도 또한 지칭할 것이다.

그것을 가로질러 재료가 제거되는 폭(측방향을 따른, 라인의 연장 범위에 수직한)은 전형적으로 20 ㎛ 내지 400 ㎛, 특히 40 ㎛ 내지 200 ㎛의 범위이다.

본 발명의 제3 태양은 특히 하기의 방법을 포함한다:

M ≥ 2개의 광학 구조체의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

E) M개의 전구체 광학 구조체의 세트가 그것 상에 존재하는 기판을 제공하는 단계;

F) 상기 전구체 광학 구조체가 상기 기판상에 존재하는 상태에서, 적어도 상기 전구체 광학 구조체 중 제1 전구체 광학 구조체로부터 재료를 제거하는 단계

를 포함하고,

단계 F)에 의해, 상기 기판은 분리된 부분으로 분할되지 않는다.

또한, 위의 방법에서, 단계 F)는 라인을 따라 수행된다.

또한, 위의 방법 중 하나 또는 둘 모두에서, 상기 M개의 전구체 광학 구조체 중 상기 제1 전구체 광학 구조체는 전구체 수동 광학 구성요소와 또한 상기 전구체 수동 광학 구성요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 주위 부분을 포함한다.

본 발명의 전술된 태양(그리고 하위-태양)이 서로 조합될 수 있는 것에 유의하여야 한다. 가능한 조합에 대한 수개의 실시예가 위의 기재에서 이미 언급되었다.

본 발명이 본 발명에 따른 상응하는 방법의 특징을 갖는 장치와 그 반대로, 본 발명에 따른 상응하는 장치의 특징을 갖는 방법을 포함하는 것에 유의하여야 한다.

장치의 이점은 기본적으로 상응하는 방법의 이점에 해당하고, 그 반대로, 방법의 이점은 기본적으로 상응하는 장치의 이점에 해당한다.

여기에서, 상기 장치가 위에서 장치로 명시적으로 지칭되는 것뿐만 아니라 전술된 모든 물체, 예컨대 또한 위에서 마스터 또는 툴로 지칭되는 것일 수 있는 것에 유의하여야 한다.

추가의 실시 형태와 이점이 특허청구범위와 도면으로부터 도출된다.

본 발명에 의하면, 광학 구조체를 제조하는 새로운 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 적어도 2개의 광학 구조체의 세트, 특히 다수의 그러한 세트를 제조하는 새로운 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 광학 구조체를 포함하는 장치, 예컨대 광학 모듈, 광전자 모듈, 웨이퍼, 사진 장치, 통신 장치를 제조하는 새로운 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 광학 구조체 또는 광학 구조체의 세트 또는 다른 장치를 특히 효율적인 방식으로 제조하는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 이렇게 제조된 광학 구조체, 광학 구조체의 세트 및 장치 그들 자체가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 새로운 광학 구조체, 특히 특별히 형상화된 구경을 갖는 수동 광학 구성요소가 제공된다.

이하에서는, 본 발명이 실시예와 첨부 도면에 의해 더욱 상세히 기술된다. 도면은 개략적으로 도시된다.
도 1은 복제와 재조합에 의해 광학 구조체를 제조하는 예시이다.
도 2는 광학 구조체를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨 방법의 예시를 평면도로 도시한다.
도 3은 광학 구조체를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨 방법의 예시를 평면도로 도시한다.
도 4는 광학 구조체를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨 방법의 예시를 평면도로 도시한다.
도 5는 광학 구조체를 2가지 도면으로 도시한다.
도 6은 광학 구조체를 평면도로 도시한다.
도 7은 광학 구조체를 평면도로 도시한다.
도 8은 광학 구조체를 평면도로 도시한다.
도 9는 광학 구조체를 평면도로 도시한다.
도 10은 광학 구조체를 평면도로 도시한다.
도 11은 광학 구조체를 단면도로 도시한다.
도 12는 광학 구조체를 단면도로 도시한다.
도 13은 광학 구조체를 단면도로 도시한다.
도 14는 광학 구조체를 2가지 도면으로 도시한다.
도 15는 2개의 광학 구조체를 포함하는 광학 장치를 2가지 도면으로 도시한다.
도 16은 2개의 광학 구조체를 포함하는 광학 장치를 단면도로 도시한다.
도 17은 광학 구조체를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨-적합 방법의 예시를 2가지 도면으로 도시한다.
도 18은 인접 수동 광학 구성요소의 예시를 단면도로 도시한다.
도 19는 인접 절두 수동 광학 구성요소의 예시를 단면도로 도시한다.
도 20은 광학 웨이퍼의 광학 구조체의 재료를 다이싱 소를 사용하여 제거하기 위한 방법의 예시를 단면도로 도시한다.
도 21은 광학 구조체의 다수의 세트를 포함하는 웨이퍼의 예시를 평면도로 도시한다.
도 22는 수동 광학 구성요소를 포함하는 광학 구조체를 단면도로 도시한다.
도 23은 전구체 툴을 단면도로 도시한다.
도 24는 절두 수동 광학 구성요소를 포함하는 광학 구조체를 단면도로 도시한다.
도 25는 툴을 단면도로 도시한다.
도 26은 복제의 예시를 단면도로 도시한다.
도 27은 구성된 툴을 단면도로 도시한다.
도 28은 전구체 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 29는 재료가 제거된 전구체 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 30은 돌출 부분을 갖춘 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 31은 전구체 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 32는 재료가 제거된 전구체 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 33은 돌출 부분을 갖춘 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 34는 돌출 부분을 갖춘, 2개의 수동 광학 구성요소에 대한 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 35는 도 34의 그것과 유사한 마스터에 대한 평면도의 축척에 맞지 않는 매우 도식화된 예시이다.
도 36은 돌출 부분을 갖춘, 2개의 수동 광학 구성요소에 대한 마스터의 예시를 단면도로 도시한다.
도 37은 2-채널 광학 모듈을 사시도로 도시한다.
도 38은 도 37의 2-채널 광학 모듈을 포함하는 장치를 부분적으로 단면도로 도시한다.
도 39는 마스터 웨이퍼를 제조하는 방식의 예시를 단면도로 도시한다.
기술된 실시 형태는 실시예로서 의도되고, 본 발명을 제한하지 않아야 한다.

도 1은 주로 사용되는 용어를 명확하게 하기 위한, 복제에 의해 광학 구조체를 제조하는 방식의 매우 개략적인 예시이다. 부분 이미지는 수직 단면도이다. 좌표 x, y, z가 임의의 도면에 예시되는 경우에, x와 y는 측방향을 나타내는 반면에, z는 수직 방향을 나타낸다. 도 1에 예시된 형상은 매우 도식화되고, 아래에서 추가로 논의되는 복제 공정을 위해, 도 1에 도시되지 않은 특정 형상과 세부 사항이 요구될 수 있다.

초기에, 마스터(master)(M)가 예를 들어 다이아몬드 선삭 또는 미세 기계 가공에 의해 제공된다. 마스터(M)의 복제는 툴(tool)(T)을 생성한다. 다음 단계에서, 툴(T)은 마스터 웨이퍼(master wafer)(MW)가 얻어지도록 기판(S1) 상에 다수의 복제물을 생성하는 재조합 툴로서 사용된다. 마스터 웨이퍼(MW)는 또한 서브-마스터(sub-master) 또는 웨이퍼-레벨 마스터(wafer-level master)로 지칭될 수 있다.

따라서, 복제 재료(r), 예를 들어 경화가능한(hardenable), 특히 경화성(curable) 재료, 가령 UV 또는 열 경화성 에폭시 수지로부터, 갭(g)에 의해 분리되어 서로 이격될 수 있거나, 중첩하거나 부분적으로 같은 공간을 차지할 수 있는(미도시) 다수의 구조체가 기판(S1) 상에 형성된다. 또한, 구조체는 각각 주 부분(m)과 각각의 주 부분을 둘러싸는 주위 부분(s)을 포함할 수 있다.

다음 단계에서, 복제를 사용하여, 다시 말해 마스터 웨이퍼(MW)를 기판(S2) 상에 복제함으로써, 또한 웨이퍼-레벨 툴로 지칭되는 복제 툴(R)이 얻어진다. 이러한 복제 툴(R)을 복제 공정에 사용하면, 기판(S3) 상에 다수의 최종 복제물(F)을 포함하는 웨이퍼가 생성되며, 여기에서 이것들 각각은 도 1에 예시된 바와 같이 주 부분(m)과 주위 부분(s)을 포함할 수 있다. 최종 복제물(F)은 특히 예컨대 광학 구조체(50)일 수 있으며, 여기에서 상기 주 부분 각각은 수동 광학 구성요소, 특히 평철 굴절 렌즈(plane-convex refractive lens)와 같은 렌즈이다. 광학 구조체를 위한 복제 재료(r)는 적어도 투명 수동 광학 구성요소에 대해 투명 복제 재료일 것이다.

후속 단계에서, 분리된 광학 구조체(50) 또는 2개 이상의 광학 구조체의 분리된 세트를 얻기 위해, 예컨대 다이싱 소(dicing saw)를 사용하여 분리가 행해진다. 다이싱 라인이 d에 의해 표시된다.

기판(S1, S2, S3)은 예컨대 블랭크 웨이퍼(blank wafer)(예컨대, 유리 또는 중합체)일 수 있으며, 여기에서 이 경우에 적어도 기판(S3)은 투명 웨이퍼일 것이다. 투명 부분과 하나 이상의 (불투명) 차단 부분을 갖춘 기판이 추가로 후술되며, 특히 그것들의 제조에 관하여, 본 명세서에 명시적으로 참조되는 전술된 그리고 포함된 미국 가특허 출원 제61/577,965호에 더욱 상세히 기술된다.

도 1에 예시된 방법을 고려하면, 일반적으로, 툴(T)을 사용하여 최종 복제물을 직접 제조하는 것도 또한 가능하다. 또한, 일반적으로, 다른 세대(generation)를 도입하는 것, 예를 들어 복제 툴(R)을 사용하여 제2 세대 마스터 웨이퍼(second-generation master wafer)를 생성하고, 그러한 제2 세대 마스터 웨이퍼를 사용하여, 제2 세대 복제 툴을 생성하는 것도 또한 가능하다. 이때 최종 복제물은 그러한 제2 세대 마스터 웨이퍼를 사용하여 제조된다. 여기에서, 이전 세대에 비해 다수의 광학 구조체(그리고 수동 광학 구성요소)에 대한 준비를 갖는 제2 세대 마스터 웨이퍼와 복제 툴이 이전 세대의 그것들보다 큰[그것들의 측면적(lateral area)에 관하여] 것을 제공하는 것도 또한 가능하다. 또한, 제1 단계로서, 마스터 대신에 툴을 예컨대 다이아몬드 선삭 또는 미세 기계 가공을 사용하여 제조하고 그러한 시점으로부터 복제를 시작하는 것도 또한 가능하다.

기재된 기술을 사용하여, 프리즘 또는 만곡 미러(curved mirror)(보통 코팅 단계를 필요로 함), 특히 다양한 렌즈, 오목 렌즈, 볼록 렌즈 및 회절 렌즈와 다른 것들과 같은 다양한 소형화된 수동 광학 구성요소를 생성하는 것이 가능하다.

이하에서는, 광학 구조체를 변형시키는, 특히 형상화시키는 다양한 방식이 기술될 것이며, 여기에서 이는 특히 많은 광학 구조체가 그것 상에 존재하는 기판에, 예컨대 도 1에서 얻어지고 그것에 예시된 것과 같은 최종 복제물(F)을 갖춘 웨이퍼에 행해질 수 있다.

도 2는 광학 구조체(50)를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨 방법을 예시하기 위해 웨이퍼의 일부분을 평면도로 예시한다. 웨이퍼 상에, 원형 구경(aperture)을 갖는 다수의 전구체 광학 구조체(5)가 존재한다. 다이싱 라인(d)(비교적 넓음)을 따라 다이싱함으로써, 전구체 광학 구조체(5)로부터 재료가 제거되어, 이것들의 보다 작은 구경을 달성한다. 전구체 광학 구조체(5)는 예컨대 원형 렌즈 구경을 갖는 구면 렌즈일 수 있거나 그것을 포함할 수 있다(이는 또한 다른 예시된 경우에 적용될 수 있음). 이러한 처리에 의해, 재료(59)가 전구체 광학 구조체(5)로부터 제거되어, 이렇게 얻어진 렌즈는 직선을 따라 끝을 자른 절두 원(truncated circle)을 묘사하는 렌즈 구경을 갖는다.

다이싱 라인(d')과 같은 다른 다이싱 라인을 따라 다이싱하는 것도 또한 광학 구조체를 분리시키기 위해 행해질 수 있다.

그것을 따라 재료가 제거되는 라인(99)이 수학적 의미로 폭을 갖지 않는 라인이 아니라, 그것들이 폭을 갖는 것에 유의하여야 한다.

도 2에 예시된 경우에, 그것을 따라 재료가 전구체 광학 구조체(5)로부터 제거되는 라인(99)이 다이싱 라인(d)과 일치한다. 이는 매우 효율적인 공정일 수 있다. 예시된 공정은 또한 라인(99)의 양측에 존재하는 전구체 광학 구조체가 예시된 경우에 심지어 동시에 처리된다는 이유로 특히 효율적이다.

도 3은 광학 구조체를 변형시키기 위한 다른 웨이퍼-레벨 방법의 예시를 평면도로 도시한다. 이러한 경우에, 전구체 광학 구조체(5)의 재료의 제거는 기판을 통한 커팅(다이싱)과 동시에 일어나지 않으며, 그것을 따라 재료가 전구체 광학 구조체(5)로부터 제거되는 라인(99)은 다이싱 라인(d 또는 d')과 일치하지 않는다.

도 2와 도 3에서, 전구체 광학 구조체(5)의 비-음영 부분은 예컨대 절두 렌즈(truncated lens)와 같은 이렇게 얻어진 광학 구조체(50)의 (구경) 형상을 나타낸다.

도 4는 광학 구조체를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨 방법의 다른 예시를 평면도로 도시한다. 이러한 경우에, 라인(99)은 직선이 아니라, 그것은 만곡된다. 이는 예컨대 레이저 커팅 또는 레이저 절제(laser ablation)를 사용하여 달성될 수 있다. 따라서, 생성된 광학 구조체(50)는 상당히 특이한 구경을 가질 수 있다.

도 5는 그러한 방식으로(도 4 참조) 얻어질 수 있는 광학 구조체(50)를 2가지 도면으로, 즉 상부에서는 단면도로 그리고 하부에서는 (측방향) 평면도로 예시한다. 이러한 경우에 전구체 광학 구조체는 그것의 축과 일치하는 광축(A) 또는 회전 대칭을 갖는 구면 평철 렌즈였을 수 있다.

도 6과 도 7은 원형 구경을 갖는 전구체 광학 구조체로부터 각각 2개와 4개의 라인을 따라 재료(59)를 제거함으로써 그것으로부터 얻어질 수 있는 광학 구조체(50)를 평면도로 예시한다.

도 8은 타원형 비-원형 구경을 갖는 전구체 광학 구조체로부터 2개의 라인을 따라 재료(59)를 제거함으로써 그것으로부터 얻어질 수 있는 광학 구조체(50)를 예시한다.

이러한 처리에 의해, 외측 에지에 외측 에지 표면이 생성되는 방식으로 전구체 광학 구조체로부터 재료를 제거하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 전구체 광학 구조체의 내측 부분, 특히 측방향 내측 부분을 제거하는 것도 또한 가능하다. 또한, 재료의 제거가 반드시 라인을 따라 행해질 필요는 없으며, 그것은 예컨대 점별로(point-wise) 또한 행해질 수 있다.

도 9는 단지 내측 에지가 예컨대 재료의 점별 제거에 의해 생성되는 실시예를 도시한다. 재료(59)는 초기에 완전히 원형인 구경의 중심에서 제거되며; 따라서, 광학 구조체 내에 구멍이 생성된다. 이렇게 생성된 광학 구조체의 구경은 링 형상이다. 그러나, 상이하게 형상화된 개구도 또한 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 내측 에지와 내측 에지 표면은 다양한 형상을 가질 수 있다. 외측 에지를 생성하지 않는 재료의 부분을 제거하기에 적합한 기술은 예컨대 레이저 절제, 미세 기계 가공 또는 밀링이다. 이것들은 웨이퍼 레벨로 적용될 수 있다.

도 10은 원형 구경을 갖는 전구체 광학 구조체로부터 재료(59)를 제거하여 내측 및 외측 에지 둘 모두를 생성함으로써 그것으로부터 얻어질 수 있는 광학 구조체(50)를 예시한다.

도 11은 광학 구조체(50)를 단면도로 예시한다. 그것은 재료가 그것을 따라 [이 경우에 평요(plane-concave) 구면] 전구체 광학 구조체로부터 제거되는 다이싱 라인(d)이 또한 제거된 재료(59)의 일부분을 그대로 둘 수 있는 것을 예시한다. 또한, 그것은 기판(S) 상에, 광학 구조체, 특히 전구체 광학 구조체가 양측에 존재할 수 있는 것(점선 참조)을 예시한다.

도 12는 광학 구조체(50, 50')를 단면도로 예시한다. 이것들은 원형 또는 타원형 구경을 갖는 전구체 광학 구조체 또는 수동 광학 구성요소로부터 시작하여 라인(99)을 따라 다이싱하거나 커팅함으로써 동시에 얻어질 수 있다.

도 13은 다른 광학 구조체(50)를 단면도로 예시한다. 이러한 경우에, 기판(S)을 별개의 부분으로 분리함이 없이, 또는 적어도 기판(S)을 관통함이 없이, 재료(59)가 라인(99)(직사각형으로 도시됨)을 따라 전구체 광학 구조체로부터 제거된다. 다양한 기술, 예컨대 미세 기계 가공, 레이저 절제, 소잉(sawing), 밀링이 그러한 과제를 달성할 수 있다. 점선 형상은 광학 구조체를 기판(S)의 양측에 제공할 가능성을 상징한다.

도 14는 광학 구조체(50)를 2가지 도면으로, 즉 상부에서는 단면도로 그리고 하부에서는 평면도로 예시한다. 이러한 광학 구조체(50)는 (실질적으로) 기판(S)으로부터 재료를 제거함이 없이 재료를 제거함으로써 얻어질 수 있다. 상부 부분에, 에지 표면(5s)이 표시된다. 이러한 에지 표면(5s)은 광학 구조체(50)의 외부 표면을 형성하며, 그것은 이 경우에 완전히 수직한 표면이다. 재료를 제거하는 처리 기술에 따라, 수직 단면에서 에지 표면의 형상이 또한 완전히 곧지 않을 수 있으며, 예컨대 (어느 정도) 만곡될 수 있다. 또한, 도 14는 투명 부분(t)과 투명 부분을 측방향으로 둘러싸는 불투명 차단 부분(b)을 포함하는 기판(S)을 사용할 수 있는 것을 예시한다. 이는 예컨대 원하지 않는 광로(optical path)를 방해함으로써 개선된 광학 특성에 기여할 수 있다.

도 15는 2개의 광학 구조체(50, 50')를 포함하는 광학 장치(1a)를 2가지 도면으로, 즉 상부에서는 단면도로 그리고 하부에서는 평면도로 예시한다. 이 경우에, 이번에도, 투명 부분(t)과 투명 부분을 측방향으로 둘러싸는 하나 이상의 불투명 차단 부분(b)을 갖춘 기판(S)이 예시된다. 도 15의 하부 부분에, 제거된 재료(59)가 또한 표시된다. 에지 표면(5s)과 상응하는 (라인형) 에지(5e)도 또한 표시된다. 그러한 광학 장치(1a)는 예컨대 다중-채널 광학 장치, 예를 들어 근접 센서와 어레이 카메라에 사용될 수 있다. 다이싱이 웨이퍼 스택 내에서 행해지는 것을 제공하는 것이 가능하다. 그러한 제조 방식에 관한 더욱 많은 세부 사항이 전술된 포함된 미국 가특허 출원 제61/577,965호로부터 추론될 수 있으며, 여기에서 이는 근접 센서의 실시예에 의해 설명된다.

도 16은 2개의 광학 장치(1a)를 포함하는 광학 장치(1)를 단면도로 예시한다. 광학 장치(1a)는 예컨대 도 11에 대해 기술된 바와 같이 얻어질 수 있다. 이것들은 도 16에 예시된 바와 같이 투명 부분(t')과 하나 이상의 차단 부분(b')을 구비할 수 있는 기판(S') 상에 예컨대 픽 앤드 플레이스(pick-and-place)를 사용하여 실장된다.

도 17은 광학 구조체(50)를 변형시키기 위한 웨이퍼-레벨-적합 방법의 예시를 2가지 도면으로, 즉 상부에서는 단면도로 그리고 하부에서는 평면도로 도시한다. 전구체 광학 구조체는 이 경우에 주위 부분(s)에 의해 측방향으로 둘러싸이는 주 부분(m)을 구비한다. 주 부분(m)은 수동 광학 구성요소, 특히 렌즈를 형성한다. 그러한 전구체 광학 구조체는 또한 다른 기술된 실시 형태에 사용될 수 있으며, 이러한 경우에 주위 부분이 예시된 전구체 광학 구조체에 의해 형성되는 수동 광학 구성요소 주위에 존재한다고 생각되어야 할 것이다.

도 17의 하부 부분에, 재료(59)의 제거가 라인(99)을 따라 행해져 단지 주위 부분(s)의 재료만을 제거하여서 주 부분(m)을 변함없이 그대로 둘 수 있는 것이 예시된다. 이는 예컨대 이웃한 광학 구조체에 의해(특히 그것들 각각의 주 부분에 의해) 형성되는 2개의 수동 광학 구성요소가 여전히 명확한 광학 특성을 보장하면서 서로 매우 가까워야 할 때 유용할 수 있다. 예컨대, 그러한 경우에, 이웃한 전구체 광학 구조체의 주위 부분이 중첩할 수 있고, 이어서, 예컨대 원하지 않는 광이 주위 부분을 통해 전파될 가능성을 억제하기 위해 중첩 영역 내의 재료가 제거된다.

직선을 따라 재료를 제거하는 대신에, 예컨대 하나 이상의 (중첩할 수 있는) 주위 부분을 원형 라인을 따라 예컨대 레이저 절제 또는 미세 기계 가공을 사용하여 완전히 제거하는 것도 또한 가능할 것이다.

도 18은 서로 상이하게 이격되는, 하나는 실선으로 도시되고 하나는 점선으로 도시된 2개의 전구체 광학 구조체(5, 5')를 단면도로 매우 개략적으로 예시한다. 광학 구조체(5) 각각은 주 부분(m)과 주위 부분(s)을 포함하며, 이때 주 부분(m)은 수동 광학 구성요소(L), 특히 평철 렌즈를 실질적으로 형성한다.

도 18의 상부 3분의 1에서, 광학 구조체(5, 5') 사이에 갭(g)이 존재한다. 이것들이 제조되는 방법에 따라, 소정 최소 갭(거리)이 존재하여야 한다. 이는 또한 주위 부분의 소정 최소 폭(측방향 연장 범위)을 고려할 때, 수동 광학 구성요소(L) 사이의 그리고 그것들 각각의 광축(A, A') 사이의 최소 거리에 제한을 둔다. 특히 동일한 고려 사항이 또한 주위 부분과 상응하는 수동 광학 구성요소를 포함하지 않는 인접 광학 구성요소의 경우에도 또한 유효한 것에 유의하여야 한다.

도 18의 중간 3분의 1에서, 주위 부분이 중첩하거나 부분적으로 같은 공간을 차지할 수 있는 것이 매우 개략적으로 예시된다. 이는 수동 광학 구성요소(L)와 그것들 각각의 광축(A, A')을 서로 더욱 가깝게 구비하도록 허용하지만, 보통 그러한 중첩 영역에서의 (광학적으로) 명확하지 않은 조건을 대가로 허용한다. 광학 구조체, 특히 주위 부분의 재료를 제거함으로써 이러한 문제를 치유하는 방식이 전술되었으며, 예컨대 도 13과 도 14를 참조하라. 또한, 아래에서, 광학 구조체의 세트를 중첩하여 제조하는 방식이 기술될 것이다.

도 18의 하부 3분의 1에서, 주 부분이 중첩하거나 부분적으로 같은 공간을 차지하는 것을 또한 제공할 수 있는 것이 매우 개략적으로 예시된다. 이는 수동 광학 구성요소(L)와 그것들 각각의 광축(A, A')을 서로 훨씬 더 가깝게 구비하도록 허용하지만, 이번에도 보통 그러한 중첩 영역에서의 (광학적으로) 명확하지 않은 조건을 대가로 허용한다. 광학 구조체의 재료를 제거함으로써 이러한 문제를 치유하는 방식이 전술되었으며(예컨대 도 13과 도 14 참조), 여기에서 보통 절두 수동 광학 구성요소가 이러한 방식으로 생성될 것이다. 또한, 광학 구조체의 세트를 중첩하여 제조하는 후술되는 방식이 언급된다.

절두 렌즈와 같은 절두 수동 광학 구성요소의 사용이 허용가능하거나 심지어 바람직할 수 있는 경우가 있다. 이는 특히 서로 가까운 광축을 갖는 2개의(또는 그 초과의) 수동 광학 구성요소의 세트를 실현하는 방식일 수 있다. 절두 광학 구조체와 수동 광학 구성요소는 그것을 제조하는 방식과 함께 전술되었으며, 예컨대, 도 2, 도 5, 도 6, 도 7, 도 13, 도 14를 참조하라. 각각 절두 광학 구조체와 수동 광학 구성요소의 세트는 그것을 제조하는 방식과 함께 전술되었으며, 예컨대 도 15와 도 16을 참조하라. 절두 광학 구조체 및 수동 광학 구성요소와 이것들의 세트를 제조하는 또 다른 방식이 후술될 것이다.

도 19는 절두 수동 광학 구성요소를 포함하는 인접 광학 구조체(5, 5')의 예시를 단면도로 도시한다. 도 19에, 주 부분과 주위 부분을 갖춘 광학 구조체(5, 5')가 예시된다. 도 19의 상부 부분에서, 광학 구조체(5, 5') 사이에 갭(g)이 제공된다. 그러나, 이를 도 18의 상부 3분의 1과 비교하면, 축(A, A') 사이의(그리고 2개의 수동 광학 구성요소 사이의) 훨씬 더 작은 (측방향) 거리가 절두 구경으로 인해 쉽게 얻어지는 것을 명확하게 보여준다.

도 19의 하부 부분에 매우 개략적으로 예시된 바와 같이, 광학 구조체의 주위 부분(s)이 중첩할 때 축(A, A') 사이의(그리고 2개의 수동 광학 구성요소 사이의) 훨씬 더 작은 거리가 달성가능하다. 매우 인접한, 특히 중첩하는 광학 구조체의 경우에 발생할 수 있는 문제가 위에 언급되었고, 위에 언급된 이것들을 극복하는 방식이 여기에도 또한 적용될 수 있다.

도 20과 함께, 수동 광학 구성요소 사이의 재료를 제거하는 특정한 방식이 더욱 상세히 설명될 것이다. 공정이 (웨이퍼) 기판을 관통하지 않는, 즉 동시에 다이싱하지 않는 경우에 대해 설명될 것이지만, 이러한 설명으로부터 그렇게 하기 위해 본 방법을 조정하는 방식이 명백할 것이다.

도 20은 광학 웨이퍼(OW)의 인접 광학 구조체(50, 50')의 재료를 다이싱 소(90)를 사용하여 제거하기 위한 방법을 단면도로 매우 개략적으로 예시한다. 광학 웨이퍼(OW)는 최종 복제물(도 1 참조)을 갖춘 웨이퍼일 수 있다.

다이싱 소(90)는 회전가능한 소잉 블레이드 또는 다이싱 블레이드(95)와, 소 테이블(saw table) 또는 다이싱 척(dicing chuck)(94)을 포함한다. 광학 웨이퍼(OW)와 소잉 테이블(95) 사이에, 다이싱 테이프(dicing tape)와 같은 중간 층(92)이 존재한다. 블레이드(95), 특히 그것의 하부 에지의 (조절가능한) 높이는 보통 소잉 테이블(94)의 상부 표면에 대해 기준지어지며, 즉 그것은 블레이드(95)가 소잉 테이블(94)과 약간 접촉할 것일 때 0이다. 통상의 다이싱에서, 이렇게 기준지어진 높이는 0보다 (명확하게) 높도록[소잉 테이블(94)을 보호하기 위해] 그리고 중간 층(92)의 두께보다 낮도록 선택된다. 이러한 방식으로, 다이싱 소를 사용하는 일반적인 방식으로, 한편으로는 다이싱될 웨이퍼가 실제로 별개의 부분으로 분리되고, 다른 한편으로는 블레이드(95)가 소잉 테이블(94)과 접촉하지 않는 것이 보장된다.

그러나, 다이싱 소(90)를 사용하는 여기에 제시된 방식으로, 높이(h)가 상이하게 조절된다. 그것은 중간 층(92)의 두께보다 크도록 사전설정된다. 보통, 그것은 중간 층(92)과 기판(S)의 두께의 합(H) 주위의, 특히 높이의 이러한 합(H)에 중심을 둔 좁은 범위(플러스-마이너스 30 ㎛와 같은)를 갖는 값으로 사전설정될 것이다. 이러한 범위는 도 20에서 δ로 언급된다.

기술된 바와 같이 높이(h)를 조절하면, 다이싱 소(90)는 재료의 전술된 제거 또는 광학 구조체의 분리를 위해 효율적으로 사용될 수 있다.

도 21은 광학 구조체(50)의 다수의 세트를 포함하는 웨이퍼, 특히 도 20에 예시된 것과 같은 광학 웨이퍼(OW)의 매우 개략적인 예시를 평면도로 도시한다. 특히, 광학 웨이퍼(OW)는 각각 4개의 광학 구조체(50)의 세트를 포함하는 다수의 광학 장치(1a)를 포함한다. 또한, 4개의 광학 구조체(50) 각각은 주 부분(m)과 주위 부분(s)을 포함하며, 이때 후자는 중첩한다. 그러한 장치는 예컨대 4-채널 센서에, 예를 들어 어레이 카메라를 위한 광학 모듈에 사용될 수 있다. 도면 부호 99와 99'는 도 20과 함께 기술된 바와 같은 다이싱 소 작용이 그것을 따라 적용될 수 있는 라인을 나타낸다. 이어서, 분리된 광학 장치(1a)를 얻기 위해 다이싱이 다이싱 라인(d, d')을 따라 행해질 수 있다.

이하에서는, 특정 광학 구조체 또는 그러한 것의 세트, 예를 들어 절두 수동 광학 구성요소 또는 이것들 중 하나 이상을 포함하는 세트를 제조하는 특정 방식이 제조에 사용가능한 마스터 및 툴과 같은 상응하는 기구와 이것들을 제조하는 방식과 함께 설명될 것이다.

도 22는 수동 광학 구성요소(L5), 특히 구면 렌즈를 포함하는 광학 구조체(55)를 단면도로 도시한다. 원형 구경을 갖는 그러한 (비-절두) 수동 광학 구성요소(L5)는 아래에서 명확해지는 이유로 전구체 툴(Tp)로 지칭될 도 23에 예시된 바와 같은 툴을 사용해서 유동 제어를 갖는 엠보싱을 사용하여 얻어질 수 있다(본 특허 출원의 위의 설명 참조).

도 24는 수동 광학 구성요소(L), 특히 절두 구면 렌즈를 포함하는 광학 구조체(5)를 단면도로 도시한다. 도 24의 렌즈(L)의 렌즈 구경은 도 22의 렌즈(L5) 중 하나와 상이한 형상을 가지며, 또한 이중 화살표를 참조하라. 그것으로부터 일부분이 제거되는 원을 묘사하는 구경을 갖는 그러한 절두 수동 광학 구성요소(L)는 도 25에 예시된 것과 같은 툴을 사용해서 유동 제어를 갖는 엠보싱을 사용하여 얻어질 수 있다(본 특허 출원의 위의 설명 참조). 광학 구조체(5)의 주위 부분(s)이 변화된 (비-원형) 형상을 갖는 것[툴(T)이 회전 대칭을 결여함으로 인해]에 유의하여야 한다.

또한, 툴(T)이 생성될 수동 광학 구성요소의 적어도 하나의 표면을 묘사하는 표면 부분을 결여하며(적어도 적절한 위치에서), 특히 수동 광학 구성요소의 절두 부분이 있는 곳에서 절두 수동 광학 구성요소의 표면(에지 표면)을 묘사할 툴(T) 내에 포함되는 표면 부분이 없는 것이 주목할 만하다.

도 25의 툴(T)은 도 23의 전구체 툴(Tp)로부터 그것의 재료의 일부분(49)을 예컨대 레이저 커팅 또는 소잉에 의해 제거함으로써 얻어질 수 있다.

그러나, 전구체 툴(Tp)은 - 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 경우에 - 회전 대칭일 수 있고, 예컨대 상응하는 마스터(도 1 참조)를 사용하여 제조될 수 있다.

전구체 툴(Tp)로부터 재료(49)를 제거함으로써, 유동-정지(flow-stop) 표면(46)으로 지칭되는 표면(46)이 생성된다. 도 25에 나타낸 바와 같이, 툴(T)의 이러한 유동-정지 표면(46)과 인접 복제 표면 부분 사이의 각도(β)는 명확하게 180°보다 크며, 보통 여전히 명확하게 230°보다 크다. 이는 툴(T)을 유동 제어를 갖는 복제에 사용할 때 도움이 될 수 있다.

따라서, 절두 렌즈 구경을 갖는 수동 광학 구성요소를 생성하기 위해, 전구체 툴(Tp)을 잡고, 그것의 재료(49)의 일부분을 제거하여, 원하는 수동 광학 구성요소를 제조하기 위해 후속 복제 단계에 사용하기 위한 툴(T)을 얻을 수 있다.

도 26은 복제 재료가 툴(T') 또는 기판(S')에 또는 툴 및 기판 둘 모두에 적용될 수 있는 것을 예시하기 위해 복제의 예시를 단면도로 도시한다. 이어서, 툴(T')이 기판(S')을 향해 이동될 수 있거나 그 반대로 이동될 수 있거나, 또는 둘 모두 최종 위치에서의 경화 전에 각각의 다른 하나를 향해 이동한다.

예컨대 도 24에 예시된 것의 쌍과 같은 2개의 그러한 절두 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위해, 도 25의 툴 2개가 도 27에 예시된 바와 같이 공통 홀더(C) 상에 조합될 수 있으며, 여기에서 유동-정지 표면은 특히 예시된 바와 같이 상이한 각도(β1, β2)만큼 경사질 수 있다. 물론, 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위해 공통 홀더 상에 조합되는 모든 "부분" 툴이 예컨대 특히 세트의 수동 광학 구성요소가 상이하게 형상화되는 경우에 동일하게 형상화될 필요가 없다.

대안적으로, 예컨대 도 24에 예시된 것의 쌍과 같은 2개의 절두 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위해, 세트의 수동 광학 구성요소가 (공칭적으로) 동일하게 형상화되어야 하면, 각각의 세트에 대해 단일 툴을 2회 사용할 수 있다.

도 39는 마스터 웨이퍼(MW)를 제조하는 그러한 방식의 예시를 단면도로 도시한다. 상부 부분은 툴(T)이 기판(S1)에 적용된 복제 재료(r)로부터 각각의 세트의 제1 렌즈(L1)를 형성하기 위해 사용되는 것을 예시한다. 도 28의 하부 부분은 이어서, 즉 모든 제1 렌즈(L1)가 다수의 엠보싱 및 경화 단계로 생성된 후에, 세트의 제2 렌즈(L2)를 생성하기 위해, 동일한 툴(T)이 사용되되 수직축을 중심으로 180°만큼 회전되어 사용될 수 있는 것을 예시한다. 이것이 렌즈의 주위 부분(s)이 중첩하는 방식으로 달성될 수 있는 것에 유의하여야 하며, 도 28의 하부 부분에 점선 원에 의해 표시되는 영역을 참조하라.

이러한 중첩의 경우에 그리고 또한 수동 광학 구성요소가 서로 너무 가깝거나 중첩하는 다른 경우에, 도 13 또는 도 20과 함께 전술된 바와 같은 재료의 제거가 적용될 수 있다.

세트의 2개 이상의 수동 광학 구성요소에 대한 툴(T)이 또한 일체로 형성된 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 그러한 전구체 툴로부터 얻어질 수 있다. 이렇게 얻어진 툴은 예컨대 도 27의 것처럼 보일 수 있으며, 여기에서 "부분" 툴, 즉 세트의 상이한 수동 광학 구성요소에 대한 복제 표면을 갖춘 부분이 보통 별개의 부분이 아니라 여전히 단일 부분을 형성할 것이다. 이는 특히 수동 광학 구성요소의 상호 위치 및 배향에 관한 증가된 정렬 정확성에 기여할 수 있다. 전구체 툴로부터 재료의 제거는 예컨대 밀링, 레이저 절제, 미세 기계 가공, 블레이드를 사용한 커팅을 사용하여 달성될 수 있다.

그런 식으로 전구체 툴이 복제를 사용하여 얻어질 수 있다. 여기에서, 단일 마스터가 사용되어 전구체 툴을 하나의 복제 단계로 얻도록 허용할 수 있다. 그러나, 특히 구형 표면을 갖춘 수동 광학 구성요소가 제조되어야 하면, 예컨대 다이아몬드 선삭을 사용하여 제조될 수 있는, 구형 표면을 갖춘 하나 이상의 전구체 마스터로부터 마스터를 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 툴을 제조하기 위해 예컨대 도 27에 예시된 방식으로 그러한 전구체 마스터 중 하나 또는 그것 각각의 일부분을 절단하고 그것들을 공통 홀더에 고정시키는 것은 이어서 2개 이상의 수동 광학 구성요소에 대한 전술된 전구체 툴을 제조하기 위한 적합한 마스터를 생성할 수 있다.

절두 수동 광학 구성요소 또는 수동 광학 구성요소의 세트의 제조에서, 특정한 마스터, 특히 전구체 마스터에 재료를 추가함으로써 그것으로부터 얻어질 수 있는 마스터가 사용될 수 있다. 전술된 제조 방법에서 언급된 바와 같이, 특히 구형 표면을 갖춘 수동 광학 구성요소가 제조되어야 하면, 각각 구형 표면을 갖춘 하나 이상의 전구체 마스터로부터 마스터를 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 전구체 마스터는 예컨대 다이아몬드 선삭을 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 전구체 마스터 중 하나 또는 그것 각각의 일부분을 절단하고, 재료가 제거된 표면에서, 예컨대 바를 절단 에지에 추가하는 것은 적합한 마스터를 얻도록 허용할 수 있다.

따라서, 전구체 마스터의 회전 대칭 복제 표면이 마스터의 더 이상 회전 대칭이지 않은 복제 표면을 생성하도록 변형될 수 있다.

도 28은 전구체 마스터(Mp)를 단면도로 예시한다. 도 29는 재료(42)가 전구체 마스터(Mp)로부터 제거된 상황을 예시한다. 이어서, 마스터(M)의 돌출 부분(41)을 형성하기 위해, 재료가 추가된다. 도 29는 돌출 부분(41)의 추가된 재료를 갖춘 절단 전구체 마스터를 포함하는 마스터(M)에 대한 일례를 도시한다. 돌출 부분(41)은 복제 표면의 인접 부분과 각도(α)를 형성하는 돌출 표면으로 지칭되는 표면(44)을 형성한다. 그러한 각도(α)는 보통 150°보다 작고, 130°보다 다소 작다.

도 31 내지 도 33은 다른 마스터(M)가 도 30의 것과 유사한 방식으로 얻어지는 방법을 예시한다.

돌출 부분(41)은 마스터를 사용한 복제를 사용하여 얻어진 툴(또는 전구체 툴) 내의 빈 용적부의 존재를 보장하도록 허용할 수 있다. 그러한 빈 용적부는 도 27의 두 부분 툴 사이의 공간과 동일하거나 적어도 유사한 기능을 수행할 수 있다.

도 30의 것 또는 도 33의 것과 같은 마스터가 2개의 수동 광학 구성요소의 세트에 대한 툴의 제조에서 예컨대 제1 및 후속하는 제2 엠보싱 단계에 사용될 수 있으며, 특히 여기에서 툴은 도 39와 함께 툴에 대해 기술된 바와 같이 제2 단계에서 180° 회전된다. 마스터의 그러한 다회 사용(multiple-times use)은 또한 상이한 방식, 예컨대 마스터 형성으로 얻어지는 마스터로 달성될 수 있으며, 적어도 여기에서 그것은 그것의 복제 표면, 단일 또는 일체로 형성된 부분을 형성한다.

물론, 동일한 마스터뿐만 아니라 상이한 마스터도 또한 사용하는 후속 엠보싱이 상이한 수동 광학 구성요소를 포함하는 세트를 제조하는 것을 가능하게 한다.

2개의(또는 일반적으로 또한 훨씬 더 많은) 수동 광학 구성요소에 대한 마스터(M)는 예컨대 도 28과 도 31의 그것과 같은 2개의(또는 그 초과의) 전구체 마스터로부터 제조될 수 있다. 2개의 커팅된 마스터와 추가된 재료[돌출 부분(41)]로 구성되는 그러한 마스터(M)의 일례가 도 34에 예시된다. 도 35는 도 34의 것과 같은 구성된 마스터(M)에 대한 평면도를 축척에 맞지 않게 단지 매우 개략적으로 도시한다.

도 36에 예시된 바와 같이, 2개의(또는 그 초과의) 수동 광학 구성요소에 대한 마스터(M)를 예컨대 미세 기계 가공을 사용하여 단일 부분으로서(적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 영역에서) 제조하는 것도 또한 가능하다. 물론, 유사한 방식으로, 단지 하나의 수동 광학 구성요소에 대한 마스터가 또한 제조될 수 있다.

본 명세서에 기술된 다양한 광학 구조체와 광학 구조체 및 장치의 세트가 예컨대 광학 또는 광전(opto-electric) 장치 또는 모듈에, 특히 센서와 사진 응용에, 그리고 특히 어레이 카메라 또는 근접 센서와 같은 다중-채널 장치에 다양하게 적용될 수 있다.

도 37은 2-채널 광학 모듈인 장치(1)를 사시도로 예시한다. 이러한 모듈이 근접 센서 또는 근접 센서를 위한 모듈인 것으로 가정할 것이다. 그러나, 이러한 원리는 가능하게는 약간의 변경을 갖고서 많은 다른 종류의 모듈과 장치에 적용된다. 모듈(1)은 광, 예컨대 적외선 광이 그것으로부터 방출될 수 있는 방출 채널(20)과, 광, 예컨대 적외선 광이 그것 내에서 검출될 수 있는 검출 채널을 포함한다. 구성된 렌즈(8a, 8b)가 각각 채널(20, 30) 내에 존재하며, 각각 그것의 수동 광학 구성요소 또는 렌즈 요소(52, 53)를 볼 수 있다. 그것들은 광학 부재(O) 내에 포함된다. 광학 부재(O)의 상측에, 배플 부재(B)가 배치되고, 대향측에, 스페이서 부재(60)에 의해 광학 부재(O)로부터 이격되는, 인쇄 회로 기판과 같은 기판(P)이 존재한다.

모듈은 웨이퍼 레벨로 완전히 제조될 수 있으며, 이때 다이싱이 다음을 포함하는 웨이퍼 스택에 적용된다.

- 다수의 기판 부재(P)를 포함하는 기판 웨이퍼;

- 다수의 스페이서 부재(60)를 포함하는 스페이서 웨이퍼;

- 다수의 광학 부재(O)를 포함하는 광학 웨이퍼; 및

- 다수의 배플 부재(B)를 포함하는 배플 웨이퍼.

도 38은 도 37의 2-채널 광학 모듈(1)을 포함하는 장치(10)를 예시한다. 장치(10)는 예컨대 어레이 카메라와 같은 사진 장치 또는 센서 장치 또는 스마트 폰과 같은 통신 장치 또는 핸드헬드(hand-held) 전자 장치일 수 있다.

원칙적으로, 그러한 장치(10)와 모듈(1)의 제조와 구성에 관한 세부 사항에 대해 포함된 미국 가특허 출원 제61/577,965호가 참조될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 사항이 여기에서 명시적으로 언급될 것이다.

장치(10)는 모듈(1)과 또한 특히 예컨대 모듈(1)을 위한 제어 유닛으로서 기능하는 집적 회로(81)와 같은 전자 구성요소가 그것 상에 실장되는 인쇄 회로 기판(9)을 포함한다. 모듈(1)은 예컨대 솔더 볼(solder ball)(7)을 통해 인쇄 회로 기판(9)과 전기적으로 상호연결되어, 또한 구성요소(81)에 대한 전기적 연결을 제공한다. 따라서, 전자 회로(70)가 형성된다.

기판(P) 상에, LED와 같은 광 방출기(E)와 포토 다이오드와 같은 광 검출기(D)가 존재한다. 예컨대 어레이 카메라의 경우에, 각각의 채널은 이미지 센서(다중-픽셀 센서)를 포함할 수 있다. 구성된 렌즈(8a)는 투명 중합체의 블록과 같은 투명 요소(6)의 형태로 광학 부재(O) 내에 존재하는 투명 부분(t)의 대향면들에 부착되는 2개의 수동 광학 구성요소 또는 렌즈 요소(52, 52')를 포함한다. 구성된 렌즈(8b)는 광학 부재(O) 내에 존재하는 다른 투명 부분(t)의 대향면들에 부착되는 2개의 수동 광학 구성요소 또는 렌즈 요소(53, 53')를 포함한다.

도 38에서, 부재(P, 60, O, B)의 해칭된 부분은 투명하지 않고, 해칭되지 않은 것은 투명하다. 스페이서 부재(60) 내의 개구(4)와 배플 부재(B)의 투명 영역(3)의 경우에, 고체 재료가 존재하지 않으며, 보통 단지 공기 또는 다른 가스 또는 진공이 존재한다.

렌즈 요소(52')는 절두 수동 광학 구성요소이고, 그것의 광축(A2')은 렌즈 요소(52)의 광축(A2)에 대해 이동된다.

렌즈 요소(53)는 절두 수동 광학 구성요소이고, 그것의 광축(A3)은 렌즈 요소(53')의 광축(A3')에 대해 이동된다.

그러한 모듈(1), 특히 구성된 수동 광학 구성요소(8a, 8b)를 제조하는 다양한 가능한 방식이 전술된 방법으로부터 쉽게 추론된다.

Claims (86)

1. 적어도 2개의 절두 수동 광학 구성요소의 세트를 포함하는 장치를 제조하기 위한 방법으로서,
   유동 제어를 갖는 엠보싱을 사용하여 상기 적어도 2개의 절두 수동 광학 구성요소를 제조하는 단계를 포함하며,
   A) 상기 유동 제어를 갖는 엠보싱에는 툴 제조 단계를 수행함으로써 얻을 수 있는 툴이 사용되며, 상기 툴 제조 단계는
   ⅰ) 복제 표면을 갖춘 전구체 툴을 제조하되, 상기 전구체 툴의 상기 복제 표면은 회전 대칭인 단계;
   ⅱ) 상기 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 복제 표면을 변형시키되, 상기 복제 표면은 툴 제조 단계를 수행함으로써 얻을 수 있는 툴 상의 복제 표면이 회전 대칭이지 않도록 변형되는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전구체 툴의 상기 복제 표면은 전구체 수동 광학 구성요소로 지칭되는 절두 수동 광학 구성요소를 복제에 의해 제조하기 위해 형상화되고, 상기 전구체 수동 광학 구성요소로부터, 상기 전구체 수동 광학 구성요소의 끝을 자름으로써 상기 적어도 2개의 절두 수동 광학 구성요소의 세트의 절두 수동 광학 구성요소를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 툴은 상기 툴 제조 단계를 수행함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 툴 제조 단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   단계 A)는
   a1) 상기 툴을 사용하여 마스터 웨이퍼를 제조하는 단계;
   a2) 상기 마스터 웨이퍼를 사용하여 복제 툴을 제조하는 단계;
   a3) 상기 복제 툴을 사용하여 각각 적어도 2개의 절두 수동 광학 구성요소의 다수의 세트를 제조하는 단계 - 상기 다수의 세트는 상기 적어도 2개의 절두 수동 광학 구성요소의 세트를 포함함 -
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 세트의 상기 절두 수동 광학 구성요소 중 적어도 하나는 절두 렌즈인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 세트의 절두 수동 광학 구성요소 각각은 절두 렌즈인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 장치는 각각 주 부분과 각각의 주 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸는 주위 부분을 포함하는 광학 구조체의 세트를 포함하고, 상기 주 부분 각각은 상기 절두 수동 광학 구성요소의 세트의 상기 절두 수동 광학 구성요소 중 하나와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 광학 구조체 각각은 단일 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 광학 구조체 중 적어도 2개의 주위 부분은 중첩하거나 부분적으로 같은 공간을 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 A)는
    r0) 기판을 제공하는 단계;
    r11) 상기 기판과 상기 툴 사이에 복재 재료의 제1 부분이 있는 상태에서 상기 기판과 상기 툴을 서로를 향해 이동시키는 단계;
    r12) 복제 재료의 상기 제1 부분을 경화시키는 단계;
    r13) 상기 기판과 상기 툴을 서로 멀어지게 이동시키는 단계 - 복제 재료의 상기 경화된 제1 부분은 상기 기판의 제1 위치에 남음 - ;
    r21) 상기 기판과 상기 툴 사이에 복재 재료의 제2 부분이 있는 상태에서 상기 기판과 상기 툴을 서로를 향해 이동시키는 단계;
    r22) 복제 재료의 상기 제2 부분을 경화시키는 단계;
    r23) 상기 기판과 상기 툴을 서로 멀어지게 이동시키는 단계 - 복제 재료의 상기 경화된 제2 부분은 상기 기판의 제2 위치에 남고, 상기 제1 위치는 상기 제2 위치와 상이함 -
    를 제시된 순서대로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서,
    복제 재료의 상기 경화된 제1 및 제2 부분은 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    복제 재료의 상기 경화된 제1 및 제2 부분은 서로 직접 물리적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제12항에 있어서,
    복제 재료의 상기 경화된 제1 부분은 상기 절두 수동 광학 구성요소의 세트 중 제1 수동 광학 구성요소를 포함하고, 복제 재료의 상기 경화된 제2 부분은 상기 절두 수동 광학 구성요소의 세트 중 제2 수동 광학 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제11항에 있어서,
    단계 r11) 내지 r23)이 매회 상기 기판의 상이한 영역에서 다회 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서,
    후속하여, 상기 기판과 다수의 복제물을 포함하는 이렇게 얻어진 웨이퍼가 복제를 사용하여 복제 웨이퍼를 제조하기 위해 사용되며, 그에 후속하여, 상기 복제 웨이퍼가 복제를 사용하여 복수의 상기 절두 수동 광학 구성요소의 세트를 제조하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제12항에 있어서,
    단계 r11) 내지 r13)이 상기 기판의 상기 복수의 상이한 영역에서 수행되고, 그에 후속하여, 단계 r21) 내지 r23)이 상기 기판의 상기 복수의 상이한 영역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제15항에 있어서,
    단계 r11) 내지 r23)의 시퀀스(sequence)가 상기 기판의 상기 복수의 상이한 영역에서 후속하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 툴 제조 단계는
    ⅰ1) 제1 복제 표면을 갖춘 제1 전구체 툴을 제조하는 단계;
    ⅰ2) 제2 복제 표면을 갖춘 제2 전구체 툴을 제조하는 단계;
    ⅱ1) 상기 제1 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 제1 복제 표면을 변형시키는 단계;
    ⅱ2) 상기 제2 전구체 툴로부터 재료를 제거함으로써 상기 제2 복제 표면을 변형시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 툴은 이렇게 얻어진 변형된 제1 및 제2 전구체 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 있어서,
    상기 툴은 서로에 대해 고정되는 이렇게 얻어진 변형된 제1 및 제2 전구체 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 툴 제조 단계는
    - 하나 이상의 마스터를 제공하는 단계;
    - 상기 하나 이상의 마스터를 사용해서 상기 전구체 툴을 복제를 사용하여 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제22항에 있어서,
    - 상기 전구체 툴이 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 복제 재료로 제조되는 것;
    - 상기 전구체 툴이 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 곳에서 연속 단일 부분(contiguous unitary part)을 형성하는 것;
    - 전구체 툴의 복제 표면이 상기 세트의 상기 절두 수동 광학 구성요소 중 제1 절두 수동 광학 구성요소의 적어도 일부분과 제2 절두 수동 광학 구성요소의 적어도 일부분의 역상(negative)을 묘사하는 형상을 갖는 것
    중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 마스터 중 적어도 하나는 적어도 그것이 그것의 복제 표면을 형성하는 영역에서 회전 대칭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장치는
    - 절두 수동 광학 구성요소;
    - 렌즈;
    - 광학 모듈;
    - 다중-채널 광학 모듈;
    - 광전자 모듈;
    - 다중-채널 광전자 모듈;
    - 광학 장치;
    - 다중-채널 광학 장치;
    - 웨이퍼;
    - 웨이퍼 스택;
    - 사진 장치;
    - 통신 장치;
    - 스마트 폰;
    - 센서;
    - 근접 센서;
    - 주변광 센서
    중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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