TWI526710B - 用來保護光學表面之裝備及方法 - Google Patents

Description

用來保護光學表面之裝備及方法

本發明係有關於保護光學表面的技術。

背景

光學塗層可基於多種不同理由而被特定光學裝置所使用。特定的光學塗層係包括形成於諸如一透鏡或面鏡等一表面上之一或多層的材料，其可更改該表面反射或透射光之方式。一類型的光學塗層係為抗反射塗層，其可降低從諸如眼鏡及攝影透鏡等光學元件的表面之特定反射。另一類型的光學塗層係為高反射器塗層，其可譬如用來製造面鏡。特定的光學塗層可在一波長範圍表現出高反射，且在另一波長範圍表現出抗反射。

概要

根據一實施例，一方法係包括在光學透射材料的一抗反射層接收一光束。該抗反射層具有一外表面，該外表面配置於光學透射材料的一保護層之一凹部內，使得外表面受到凹部及保護層所保護不被接觸。外表面進一步沿著從外表面往內配置之一光學裝置的一光學路徑被配置。抗反射層具有比保護層的平均橫剖面厚度更小之平均橫剖面厚度。該方法進一步包括使用抗反射層以調變光束。

本揭示的特定實施例係可提供一或多項技術優點。譬如，提供一用於保護光學塗層之系統及其形成方法。特定實施例可藉由將一光學塗層配置於一凹部內以減輕損害該塗層之風險。此外，特定實施例可以一種利用聚焦或其他導向光束的方式來保護光學塗層，其可增強精密度並簡化光學件。特定實施例可提供全部、提供部分、或不提供這些優點。特定實施例可提供一或多個其他優點，熟習該技術者可從本文所包括的圖式、描述及申請專利範圍得知這些優點的一或多者。

圖式簡單說明

為了更完整瞭解本發明及其優點，現在連同附圖參考下文描述，其中：第1A至1C圖顯示根據一範例實施例處於形成的不同階段之複數個光學裝置的橫剖面；第2圖顯示根據一替代性實施例之實質平面性凹部形成後的光學裝置之橫剖面；第3圖顯示根據一替代性實施例之實質非平面性凹部形成後的光學裝置之橫剖面；第4圖是根據一實施例之一用於保護光透射層之方法的流程圖。

範例實施例的描述

本文揭露的各不同範例實施例係就一光學裝置的一表面上所形成之一或多個光透射層的脈絡予以說明。特定光學裝置係可能能夠與衝擊其上的光束交互作用及/或產生光束。光透射層可基於多種不同理由被特定光學裝置所使用。譬如，特定光透射層可用來將光學裝置包圍在一保護腔穴內。此外，特定光透射層可組配來聚焦、過濾、反射、繞射、導向、及/或以其他方式調變光束，其在特定情形中可增強精密度並簡化用於特定光學裝置的光學件。特定光透射層可由若被設備接觸則可能受損之薄材料形成。本文揭露的特定實施例係可藉由對於光透射層使用特定材料及/或藉由將該(等)層配置於一保護凹部內以減輕損害一或多個光透射層之風險，如下文進一步討論。本揭示絕不應限於下文所示範的範例實行方式、圖式及技術。圖式未必依比例繪製。

本揭示的範例實施例係參照第1A至4圖獲得最佳的瞭解，對於不同圖中類似的對應部份使用類似的編號。

第1A至1C圖顯示根據一範例實施例之複數個光學裝置100處於形成的不同階段之橫剖面。如第1A圖所示，各光學裝置100可形成於一基材102上。一第一光透射層104可從光學裝置100往外形成。一第二光透射層106可從第一光透射層104往外形成。在特定實施例中，第一光透射層104及/或第二光透射層106若被(譬如自動式晶圓操作設備)所接觸則可能易受損。在特定應用中，在第一或第二光透射層104及106中之25微米寬或更大的瑕疵係可能導致可能降低良率之不可接受的光學製品。在其他應用中，在第一或第二光透射層104及106中之5微米寬或更大的瑕疵係可能導致可能降低良率之不可接受的光學製品。各不同實施例係可利於保護光透射層104及/或106避免不可接受的光學製品。

光學裝置100可能係為能夠與衝擊其上的光束交互作用及/或能夠產生光束之任何光電裝置。如第1C圖所示，譬如，特定光學裝置100可能係能夠偵測及/或調變傳播經過光透射層104及/或106至光學裝置100之光束112。以添加或取代方式，特定光學裝置100可能係能夠產生源自於光學裝置100且經由光透射層104及/或106傳播離開光學裝置100之光束112。光學裝置100的特定者可能係為一能夠接收光束112並產生及/或回應電信號之紅外線偵測器。光學裝置100的特定其他者可能係為一能夠產生紅外線光束112之紅外線雷射二極體。在特定實施例中，各光學裝置100係利用晶圓層級加工被形成及封裝；然而，可使用任何適當的加工，譬如包括包含晶粒層級之裝置100的形成及/或封裝之加工。

基材102可包括一或多層的矽(Si)、鍺(Ge)、碲化鎘(CdTe)、碲化鎘鋅(CdZnTe)、砷化鎵(GaAs)、及/或其上可供形成光學裝置100及/或光透射層104及/或106之任何其他的適當材料或材料組合。在特定實施例中，基材102可對於特定光束112具光學透射性。在替代性實施例中，基材102可能對於特定光束112具光學不透明性。在一特定實施例中，基材102係為一用來形成可在加工期間彼此被單獨化之多重陣列的光學裝置100之晶圓。

第一光透射層104係可包括能夠接收衝擊其上的光束112且透射該等光束112的至少一部分朝向及/或遠離光學裝置100之任何層或層組合。如第1A至1C圖所示，譬如，光透射層104係可包括可相對於彼此具有實質不同厚度之二或更多層104a及104b的一堆積體。在特定實施例中，層104b可具有抗反射性質。第一光透射層104可至少部份地界定一腔穴，該腔穴包圍一或多個各別光學裝置100的全部或一部分。

在特定實施例中，第一光透射層104可包括或形成被結合至基材102之一基材的一部分，使得光學裝置100配置於兩基材之間。譬如，第一光透射層104可為由矽(Si)、鍺(Ge)、及/或能夠傳輸光束112的任何其他適當材料所構成之一晶圓。

一或多個間隔件層103係可提供一可供第一光透射層104及/或第二光透射層106形成或安裝其上之上層結構。如第1A至1C圖的範例所示，間隔件層103可配置於光學裝置100之間、且從光學裝置100縱向往外配置。間隔件層103可組配成對於特定光束112具光學透射性及/或光學不透明性。若間隔件層103的一部分配置於光束112的路徑內，譬如，該部分可對於特定光束112具光學透射性，藉此容許光束112透射經過間隔件層103來到及/或來自光學裝置100。在另一範例中，位於光束112的路徑外之間隔件層103的部分可對於光束112具光學透射性或光學不透明性。在特定實施例中，間隔件層103可為一銲料密封。

第二光透射層106可包括組配來聚焦、反射、繞射、導向、及/或以其他方式調變衝擊其上的光束之任何層或層組合。譬如，第二光透射層106可選擇性供紅外線頻譜的光束112通過，同時濾出其他波長的光；然而，可使用任何適當的選擇性光過濾。在特定實施例中，第二光透射層106包括一抗反射塗層。在不同實施例中，第二光透射層106可具有比第一光透射層104平均橫剖面厚度更小之平均橫剖面厚度。譬如，第二光透射層106可具有比第一光透射層104平均橫剖面厚度更小10%之平均橫剖面厚度。

不同的實施例可藉由使光透射層的一經曝露表面硬化以減輕損害第二光透射層106的風險。譬如，光透射層106的一外表面可藉由施加一類鑽塗層而被硬化。以添加或取代方式，可藉由提供複數個凹部110且將第二光透射層106至少部份地配置於該等凹部110內，以減輕損害第二光透射層106的風險，如下文進一步說明。

第1B圖顯示從第二光透射層106往外形成一保護犧牲層108之後的第1A圖之光學裝置100。在此範例中，保護犧牲層108係由光阻或聚醯胺形成；然而，可使用任何適當的材料。

如第1C圖所示，保護犧牲層108的部分可被選擇性移除以從各光電裝置往外形成凹部110。保護犧牲層108的選擇性移除可譬如利用習見圖案及蝕刻技術實行。在特定情形中，在保護犧牲層108的選擇性移除之後可接著一剝除製程，以更完整地移除保護犧牲層108及/或原本有可能留存在光電裝置100將使用的光徑內之其他殘留物。第二光透射層106的部分-包括光束112的光徑內之部分-可配置於凹部110內。藉由將部分第二光透射層106配置於凹部110內，可減輕在後續加工、操作、儲存、及/或作業期間損害第二光透射層106的風險。

第2圖顯示根據一替代性實施例，實質平面性凹部210形成於第一光透射層204內之後、及一第二光透射層206從第一光透射層204-包括凹部210內-往外形成之後的光學裝置200之橫剖面。光學裝置200、第一光透射層204、及第二光透射層206可具有分別與第1A至1C圖的光學裝置100、第一光透射層104、及第二光透射層106實質地類似之特定結構及功能。凹部210可譬如藉由利用習見圖案及蝕刻技術選擇性移除第一光透射層204的部分而形成；然而，可使用任何適當的加工。凹部210在將由光學裝置200使用之光徑112內從光學裝置200往外配置。

光徑112內所包括之第二光透射層206的部分係可能至少部份地被凹部210保護，藉此減輕損害第二光透射層206的該等部分之風險。選擇性移除第一光透射層204的部分-而非一有機犧牲層-係可藉由在後續加工、操作、儲存及/或運作期間使得對於有機物的曝露達到最小或消除以進一步改良良率。

第3圖顯示根據一替代性實施例，在實質非平面性凹部310形成於第一光透射層304內之後、及一第二光透射層306從第一光透射層304-包括非平面性凹部310內-往外形成之後的光學裝置300之橫剖面。光學裝置300、第一光透射層304、及第二光透射層306可具有分別與第1A至1C圖的光學裝置100、第一光透射層104、及第二光透射層106實質地類似之特定結構及功能。在特定實施例中，非平面性凹部310可包括凹形夫瑞司諾(Fresnel)表面。在替代性實施例中，非平面性凹部310可包含凸形夫瑞司諾(Fresnel)表面。凹部310可譬如藉由利用一動力式圖案及蝕刻技術選擇性移除第一光透射層304的部分而形成；然而，可使用任何適當的加工。凹部310在將由光學裝置300使用之光徑內從光學裝置300往外配置。

光徑112內所包括之第二光透射層306的部分係可能至少部份地被凹部310保護，藉此減輕損害第二光透射層306的該等部分之風險。選擇性移除第一光透射層304的部分、而非一有機犧牲層係可藉由在後續加工、操作、儲存及/或運作期間使得對於有機物的曝露達到最小或消除以進一步改良良率。此外，可使用凹部310的非平面性表面以將光束聚焦或作其他導向的方式定形第二犧牲層306，其可增強精密度並簡化光學件。

第4圖是顯示根據一實施例之一用於保護一或多個光透射層的方法之流程圖400。在此範例中，該方法係就第1A至1C圖的光透射層104及106之脈絡作說明；然而，可使用任何適當的光透射層，譬如包括第2及3圖所示的替代性實施例。

在步驟402中，複數個光學裝置100係形成於一基材102上或耦合至基材102。在步驟404中，一第一光透射層104形成於基材102上或耦合至基材102，使得光學裝置100配置於基材及第一光透射層之間。譬如，第一光透射層104係可包括或形成被耦合至用來形成光學裝置100的基材102之一第二基材的一部分，使得光學裝置100配置於兩基材之間(譬如兩半導體晶圓之間)。在另一範例中，第一光透射層104可使用半導體加工技術從基材102往外形成。

在步驟406中，一第二光透射層106係從第一光透射層104往外形成或耦合至第一光透射層104。在特定實施例中，第二光透射層106可包括被集體地組配來聚焦、過濾、反射、繞射、導向、及/或以其他方式調變衝擊其上的光束之一或多層的材料，其在特定情形中可增強精密度並簡化用於特定光學裝置之光學件。以添加或取代方式，第二光透射層106可包括一或多個抗反射層。第二光透射層106的至少部分可配置於複數個凹部10內。在特定實施例中，各凹部110的至少部分可從光學裝置110的各別一者往外配置。在特定實施例中，凹部110可形成於一從第一及第二光透射層104及106往外配置之保護犧牲層108中，如先前參照第1C圖藉由範例所討論。在替代性實施例中，凹部可藉由選擇性移除第一光透射層204及/或304的部分而形成，如先前參照第2及3圖藉由範例所討論。

複數個光學裝置100以及第一及/或第二光透射層104及106係可組配成使得光束112可穿過第一及/或第二光透射層104及106來到及/或來自複數個光學裝置100。譬如，第二光透射層106可選擇性使紅外線頻譜的光束112通過，其隨後透射經過第一光透射層104來到光學裝置100。在另一範例中，源自及/或反射自光學裝置100之光束112係可能在遠離光學裝置100的一方向透射經過第一及/或第二光透射層104及106。在不同實施例中，第二光透射層106、206或306可具有分別比其各別第一光透射層104、204或304平均橫剖面厚度更小之平均橫剖面厚度。譬如，第二光透射層106可具有比第一光透射層104橫剖面厚度更小10%的平均橫剖面厚度。

在特定情形中，可使用步驟402、404及/或406以沿光學裝置100周圍至少部份地形成封裝體。各封裝體可至少部份地由包括基材102及第一光透射層104之層的一堆積體所界定。在特定情形中，一或多個經封裝光學裝置100可藉由將堆積體分割成離散塊件而從光學裝置的其他者被單獨化。

本文揭露的特定實施例係可藉由將層配置於一或多個保護層的一保護凹部內-其可利於保護光透射層避免不可接受的光學製品-以減輕損害一或多個光透射層之風險。以添加或取代方式，特定實施例可藉由對於光透射層使用特定材料以減輕損害一或多個光透射層的風險。光透射層及/或其下屬層係可組配以利於使用光透射層來調變光，其在特定情形中可增強精密度並簡化用於特定光學裝置之光學件。

雖描述一範例方法，該等步驟可以任何適當的次序達成。譬如，若光透射層104及106形成於一與基材102不同之基材上，在光透射層104耦合至基材102之前，光透射層106可從光透射層104往外形成或耦合至光透射層104。本發明係想見使用具有額外步驟、較少步驟、或不同步驟之方法，只要該等方法仍適於保護一光學表面即可。

雖然上文已就數項實施例描述本揭示，熟習該技術者可作出許多不同改變、替代、變異、更改、轉變及修改，且本發明係預定涵蓋位於申請專利範圍的精神與範圍內之改變、替代、變異、更改、轉變及修改。

100,200,300．．．光學裝置

102．．．基材

103．．．間隔件層

104,204,304．．．第一光透射層

104a,104b．．．層

106,206,306．．．第二光透射層

108．．．保護犧牲層

110．．．凹部

112．．．光束

210．．．實質平面性凹部

310．．．實質非平面性凹部

400．．．流程圖

402,404,406．．．步驟

第1A至1C圖顯示根據一範例實施例處於形成的不同階段之複數個光學裝置的橫剖面；

第2圖顯示根據一替代性實施例之實質平面性凹部形成後的光學裝置之橫剖面；

第3圖顯示根據一替代性實施例之實質非平面性凹部形成後的光學裝置之橫剖面；

第4圖是根據一實施例之一用於保護光透射層之方法的流程圖。

100‧‧‧光學裝置

102‧‧‧基材

103‧‧‧間隔件層

104‧‧‧第一光透射層

106‧‧‧第二光透射層

108‧‧‧保護犧牲層

110‧‧‧凹部

112‧‧‧光束

Claims (20)

1. 一種用來保護光學表面的裝備，包含：複數個光學裝置，其耦合至一基材；一保護層，具有配置其中的複數個凹部，各凹部係從耦合至該基材之該等複數個光學裝置的各別一者往外配置且位於耦合至該基材之該等複數個光學裝置的各別一者之一光學路徑內；及一抗反射層，其配置於該保護層之該等複數個凹部的各者內，該抗反射層係組配來接收一衝擊其上的光束、使該光束的反射達到最小、修改經接收光束的一特徵、並且透射一經修改的光束。
2. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係組配成藉由過濾該經接收光束的一波長範圍以修改該經接收光束的特徵。
3. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係組配成藉由聚焦該經接收光束以修改該經接收光束的特徵。
4. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係組配成藉由重新導引該經接收光束以修改該經接收光束的特徵。
5. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係具有比該保護層的平均橫剖面厚度更小之平均橫剖面厚度。
6. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該保護層係從該抗反射層往外配置。
7. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係從該 保護層往外配置。
8. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係包含一實質平面性的外表面。
9. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係包含一實質凸形的外表面。
10. 如申請專利範圍第1項之裝備，其中該抗反射層係包含一實質凹形的外表面。
11. 一種用來保護光學表面的方法，包含：將光透射材料之一抗反射層的各別部分配置於光透射材料的一保護層中之複數個凹部各者內，該抗反射層具有比該保護層的平均橫剖面厚度更小之平均橫剖面厚度，該抗反射層係組配成使從該抗反射層的一外表面之光束的反射達到最小，該保護層係組配來保護該抗反射層的各別部分不受到接觸，及形成一光學總成，使得該等複數個凹部的各者從複數個光學裝置的各別一者往外配置。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含藉由選擇性移除該保護層的部分以界定該保護層中的該等複數個凹部的步驟。
13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中將該抗反射層的各別部分配置於該保護層中的複數個凹部各者內的步驟係包含從該保護層往外形成該抗反射層。
14. 如申請專利範圍第11項之方法，其中將該保護層的各別部分配置於該抗反射層中的複數個凹部各者內的步驟 係包含從該抗反射層往外形成該保護層。
15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該抗反射層的各別部分係各包含一非平面性外表面。
16. 如申請專利範圍第11項之方法，其中形成該光學總成的步驟係包含將第一及第二基材結合至彼此，該第一基材包含該等複數個光學裝置，該第二基材包含該抗反射層及該保護層。
17. 一種用來保護光學表面的方法，包含：在光透射材料的一抗反射層接收一光束，該抗反射層具有配置於光透射材料的一保護層的一凹部內之一外表面，使得該外表面被該凹部及該保護層所保護而不受到接觸，該外表面進一步沿著從該外表面往內配置之一光學裝置的一光學路徑而配置，該抗反射層具有比該保護層的平均橫剖面厚度更小之平均橫剖面厚度；及使用該抗反射層調變該光束。
18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中使用該抗反射層調變該光束的步驟係包含藉由使用該抗反射層過濾該經接收光束的一波長範圍以對於該光學裝置提供一經過濾光束。
19. 如申請專利範圍第17項之方法，其中使用該抗反射層調變該光束的步驟係包含藉由使用該抗反射層聚焦該經接收光束以對於該光學裝置提供一經聚焦光束。
20. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該抗反射層係組配成在一遠離該光學裝置的方向上使該光束的反射達到最小。