TWI686622B - 製造光學裝置的方法及將間隔件晶圓製造於光學晶圓上的方法 - Google Patents

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Abstract

一種光學裝置包含一第一構件(P)及一第二構件(O)，且一被稱為間隔件的第三構件(S)被設置在該第一及第二構件之間，該間隔件(S)包含：一或多個被稱為疏遠部分(Sd)的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部(extension)的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分(4)的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等分開部分中；及一或多個被稱為結構部分(Sb)的部分，間隔件的材料存在於這些部分中且該間隔件在該等結構部分中具有一垂直延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
此等光學裝置可被使用於多光圈相機中或被用作為多光圈相機。

Description

製造光學裝置的方法及將間隔件晶圓製造於光學晶圓上的方法
本發明係有關於光學領域且更具體地係關於光學構件或光電構件的封裝及製造。更明確地，本發明係關於光學模組及關於製造光學模組的方法及包含此等光學模組的設備及裝置。更具體地，本發明係關於運算式相機及其製造方法。本發明亦關於諸申請專利範圍的開頭句子所述的方法及裝置。
[名詞定義]
“主動式光學構件”：一種光感測器或光發射構件。例如，光二極體、影像感測器、LED、OLED、雷射晶片。一主動式光學構件可如一裸晶粒(bare die)般呈現或以一封裝體形式(如，一封裝構件)呈現。
“被動式光學構件”：一種藉由折射及/或繞射及/或(內部及/或外部)反射來將光線轉向的光學構件，譬如一鏡 片、一稜鏡、一鏡子、或一光學系統，其中一光學系統是此等光學構件的集合，其亦可能包含像是光圈光闌、影像螢幕、固持件的機械元件。
“光電模組”：一種構件，其包含至少一主動式及至少一被動式光學構件。
“複製”：一種技術，一給定的結構或其負形(negative)可藉由此技術被複製。例如，蝕刻、壓花、銘印、澆鑄、模製。
“晶圓”：一種實質圓盤或板片式形狀的物件，其在一個方向(z方向或垂直方向)上的延伸相對於其在另兩個方向(x及y方向或側向)上的延伸小很多。通常，在一(非空白的)晶圓上，多個相類似的結構或物件被配置或設置於其中，典型地在一矩形的格點上。一晶圓可具有開口或孔，且一晶圓可具有任何側向形狀，其中圓的形狀及矩形是極常見的形狀。雖然在許多情境中，一晶圓被理解為主要是用半導體材料製成的，但在本專利申請案中，並不侷限於此。因此，一晶圓可以主要是由例如半導體材料、聚合物材料、包含金屬與聚合物或聚合物與玻璃的複合材料所製成。詳言之，可硬化的材料(譬如，可熱硬化或UV硬化的聚合物)都是本發明感興趣的晶圓材料。
“側向”：參見“晶圓”。
“垂直”：參見“晶圓”。
“光”：最一般性地是電磁輻射；較具體地是電磁光譜的紅外線、可見光或紫外線部分的電磁輻射。
多光圈相機或運算式相機最近變得愈來愈重要。在此等相機中，數個多像素影像(該相機的每一“通道(channel)”一個像素影像)被拍攝，至少特別是對同一場景同時予以拍攝，然後使用某種演算法以形成該場景的最終影像。例如，以前必須被機械式地實施的聚焦功能可依據該概念使用適合的軟體來實施。完成此事的一種方式已是習知，其俗稱為‘全光照相機(plenoptic camera)’其使用在光線照射的方向上的資料來計算一被拍攝的影像的3D資訊。這亦可使用軟體，該軟體可從在同一時間從同一視點被拍攝的多個低解析度的影像計算出一高解析度影像。此一教示的一個例子可在歐洲專利EP1357514號中找到且該專利藉此參照被併於本文中以為參考。與一相機陣列相關的教示的一個進一步的例子被揭露在WO 2009/151903號專利案中。一種半導體裝置及其製造方法可從US 2004/0023469 A1中被知道。在該專利案裝遮光元件被形成在一半導體晶片上。
從每一影像用不同顏色的光所拍攝的此等多像素影像中產生一彩色影像亦是能的。或者，該等多像素影像可在不同敏感度下被拍攝以達成該最終影像的一擴大的動態範圍。
對於此等相機的小型化存在著需求。讓光不會在該等通道的一不屬於它的通道中被偵測到，用以將串 音減至最小(即，將從該等通道的一個通道溢出到該等通道的另一通道的光減至最小)是有利的。
本發明的一個目的是創造一光學裝置，其提供一特別好的光學品質及/或其特別小。此外，一種製造此等光學裝置的方法亦被提供以及相應的晶圓及晶圓堆疊(wafer stack)亦將被提供。再者，特殊晶圓的用途將被提供。該等光學裝置可以是多光圈相機或用於多光圈相機的模組或光電模組。
本發明的另一目的是提供一小型化的光學裝置。
本發明的另一目的是提供一種晶圓等級之有效率地製造光學裝置的方法。
本發明的另一目的是提供一種具有良好的光學品質之特別小的運算式相機或多光圈相機。
本發明的另一個目的是提供光學模組，在該光學模組中雜散光絕大部分都被抑制。
其它的目的將從下面的描述及實施例中浮現。
這些目的中的至少一個目的係藉由本案申請專利範圍所請的設備及方法而被至少部分地被達成。
該被稱為間隔件晶圓的晶圓包含多個被稱為間隔件部分的部分，每一間隔件部分被設置在多個被側向 地界定的區域中的不同區域內。每一間隔件部分包含：一或多個被稱為疏遠部分(distancing portion)的部分，該間隔件晶圓在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分(open portion)的分開部分，沒有間隔件晶圓材料存在於該等分開部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件晶圓的材料存在於這些部分中且該間隔件晶圓在該等結構部分中具有一垂直延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
習知技術的間隔件晶圓通常只具有上文中所稱的疏遠部分及上文中所稱的開放部分。然而，提供上文中提到的結構部分可形成新的間隔件設計。詳言之，這可以產生精巧的設計及用該等結構部分作為遮光件的設計，用以例如藉由抑制所不想要的雜散光及/或光學裝置內的串音來提高光學裝置的光學效能。這些效果從下面的說明中將會變得更加明顯。
可被提供且通常會被提供的是，該一或多個疏遠部分的每一疏遠部分都是鄰接的(contiguous)。可被提供且通常會被提供的是，該一或多個結構部分的每一結構部分都是鄰接的。可被提供且通常會被提供的是，該一或多個開放部分的每一開放部分都是鄰接的。
可被提供且通常會被提供的是，每一疏遠部分及每一結構部分及每一開放部分係被設置在不同的側向界定區域內，尤其是，這些不同的側向界定的區域並沒有 重疊。
尤其可被提供的是，在每一個該間隔件部分中，由各個該一或多個疏遠部分、由各個該至少兩個開放部分及由各個該一或多個結構部分所界定之該等側向地界定的區域和由該個別的間隔件部分所界定之側向地界定的區域是互補的。
在一實施例中，每一個該間隔件部分包含至少三個該開放部分，更具體地包含至少四個該開放部分。
在一可和前面提到的實施例組合的實施例中，該等開放部分的每一者係至少部分地被該等疏遠部分的至少一者側向地包圍。更具體地，可被提供的是，該等開放部分的每一者被側向地設置在該等疏遠部分的至少一者內。
這通常係指適用於在該等間隔件部分的任何一者的各個開放部分及疏遠部分。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的實施例中，該等開放部分的每一者係至少部分地側向包圍該等結構部分的至少一者。更具體地，可被提供的是，該等開放部分的每一者被該等結構部分的一或多者側向地圈圍、或被該等結構部分的一或多者及該等疏遠部分的至少一者側向地圈圍。
這通常係指適用於在該等間隔件部分的任何一者的各個開放部分、疏遠部分及結構部分。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的 實施例中，該間隔件晶圓至少是實質的單一部件，其中該間隔件晶圓可以是全部或部分被提供一塗層。如果沒有塗層被提供的話，則製造步驟可被省去。將該間隔件晶圓製造成一單一部件可節省製造步驟。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的實施例中，該間隔件晶圓係實質不透明的，但該等開放部分除外。以此方式，該間隔件晶圓適合抑制所不想要的光線傳播，用來製造此不透明的間隔件晶圓的塗層會變成是多餘的。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的實施例中，該間隔件晶圓係實質上用一單一材料製成，其中此材料可以是複合材料，尤其是，它可以是一均質的複合材料。聚合物材料特別適合該間隔件晶圓。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的實施例中，該間隔件晶圓係實質上用不透明的材料製成。這可簡化該間隔件晶圓的製造並讓間隔件晶圓適合特定的應用，在這些應用中光的傳播應被該間隔件晶圓所禁止。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的實施例中，該間隔件晶圓係至少是用一被硬化之可硬化的材料製成且使用一可複製的處理來獲得。該可硬化的材料尤其可以是樹脂及/或可固化的材料，更具體地可固化的環氧樹脂。這些材料及/或使用可複製的處理可讓製造高品質的間隔件晶圓被大量製造。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的 實施例中，該間隔件晶圓間隔件晶圓的材料在一垂直端部描繪(describe)一側向平面的形狀，該一或多個結構部分從該間隔件晶圓的該垂直的端部延伸出。如果描繪該側向平面的該間隔件晶圓的材料被包含在該一或多個結構部分及該一或多個疏遠部分內的話，則該間隔件晶圓的製造可以是相當簡單。
該用途是將上文所描述的晶圓使用在一用來製造光學裝置的製程中。詳言之，該光學裝置是相機或用於相機的模組，更具體地，其中該相機是多光圈相機及/或運算式相機。
該晶圓堆疊包含一如上文所述的晶圓(間隔件晶圓)；一被稱為光學晶圓的晶圓；及一被稱為基材晶圓的晶圓；其中該間隔件晶圓被設置在該光學晶圓和該基材晶圓之間。該晶圓堆疊包含多個被稱為裝置部分的部分，該等裝置部分的每一者係設置在多個被側向地界定的區域的一者中且包含該等多個間隔件部分的一個間隔件部分，尤其是恰好一個(exactly one)間隔件部分。該等被側向地界定的部分通常不重疊，且它們通常被設置成一陣列，更具體地被設成一矩形的柵格(lattice)。
應指出的是，該間隔件晶圓可被製造於該光學晶圓上或該基材晶圓上。在此一情況中，該光學晶圓及該基材晶圓被分別設置，然後該間隔件晶圓被製造，使得 該間隔件晶圓分別和該光學晶圓及該基材晶圓直接接觸。此製造的更多細節將於下文中進一步描述。
該等晶圓通常係沿著一被稱為垂直方向的方向彼此相疊。
在該晶圓堆疊的一個實施例中，該等裝置部分的每一者包含至少兩個包含在該光學晶圓內的被動式光學構件。通常，該等被動式元件的每一者和該等開放部分的一者相關聯且分派給該開放部分。在一可能的更一般性的觀點中，光學結構取代該等被動式光學構件。
在一可和前面提到的實施例組合的實施例中，該至少兩個被動式光學構件的每一者是一繞射式被動式光學構件及一折射式被動式光學構件的至少一者。該至少兩個被動式光學構件尤其可以是或可包含鏡片或鏡片元件。
在一參照最後提到的兩個實施例中的一者或兩者的實施例中，該至少兩個被動式光學構件並不形成一單一部件。
在一可和前面最後提到的三個實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該至少兩個被動式光學構件彼此疏遠，尤其是側向地彼此疏遠。
在一可和前面提到的具有至少兩個被動式光學構件的晶圓堆疊實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，在該等多個裝置部分的每一者中，該至少兩個被動式光學構件的每一者是用一被硬化之可硬化的材料製成及 使用一複製處理來獲得這兩者的至少一者。該可硬化的材料尤其可以是一樹脂及/或一可固化的材料，更具體地是一可固化的環氧樹脂。此等材料及/或使用複製處理可讓具有高品質的間隔件晶圓的製造以大量製造來實施。
在一可和前面提到的具有至少兩個被動式光學構件的晶圓堆疊實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該等被動式光學構件的至少一者被包含在一光學結構中，該光學結構包含該被動式光學構件作為主要部分，如形成一鏡片、及一周圍部分，其至少部分地圍繞該主要部分。該等光學結構的製造期間，該主要部分及該周圍部分通常將在一個且同一個複製處理中被形成，如在一浮凸壓印(embossing)處理中被形成。在典型的應用中，只有通過該主要部分(該被動式光學構件)的光是所想要的光，而通過該周圍部分的光是所不想要的光(通常是必須被抑制的)。
在一可和前面提到的具有至少兩個被動式光學構件的晶圓堆疊實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，在該等多個裝置部分的每一者中，該至少兩個被動式光學構件中的至少兩者延伸至包含在各裝置部分中的該至少兩個開放部分的一個別的開放部分中。尤其是，任何該裝置部分的該等被動式光學構件係被包含在各裝置部分內的該等疏遠部分、包含在各裝置部分內的該等光學晶圓的一部分、及包含在各裝置部分內的該基材晶圓的一部分的一或多者所圍繞。
在一可和前面提到的具有至少兩個被動式光學構件的晶圓堆疊實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，在該等裝置部分的每一者中，該至少兩個被動式光學構件的每一者沿著一被稱為垂直鏡片範圍的範圍垂直地延伸，及在該晶圓堆疊中，該等結構部分的至少一者延伸至該垂直鏡片範圍內。
如果該等結構部分出現在被動式光學構件之間的話，則這可非常有效地防止光沿著所不想要的路徑傳播。
在一可和前面提到的晶圓堆疊實施例中一或多個實施例組合的實施例中，該等光學晶圓包含多個遮擋部分，光學晶圓在這些遮擋部分中是不透明的、及多個透明的部分。如果該光學晶圓包含被動式光學構件的話，則該等被動式光學構件特別是被包含在該等透明的部分中。
在一可和前面提到的晶圓堆疊實施例中一或多個實施例組合的實施例中，每一裝置部分包含至少兩個包含在該基材晶圓內的主動式光學構件。這可允許光電模組，尤其是多通道光電模組(其例如可以是多通道光學感測器或多光圈相機或用於多光圈相機的模組)的製造。
在此例子中，通常每一主動式光學構件和包含在各裝置部分內的一個開放部分相關連且被分派給它。尤其是，每一主動式光學構件是一用來偵測通過一相關連的被動式光學構件的光線的光偵測器。
在一參考最後一個被提到的實施例的實施例中，該至少兩個主動式光學構件的每一者包含至少一影像感測器。提供二維度畫素陣列或多畫素光偵測器係特別適合多光圈相機的製造。
在一可和前面提到的晶圓堆疊實施例中一或多個實施例組合的實施例中，該基材晶圓包含多個控制單元，每一控制單元係被包含在該等多個裝置部分的一者中且操作地連接至包含在各裝置部分中的每一主動式光學構件。這可以例如允許從多個部分影像(或子影像)(每一部分影像係被該等主動式光學構件的一者獲得)運算出一完整的影像。
在一可和前面提到的具有主動式光學構件的晶圓堆疊實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該晶圓堆疊在該等裝置部分的每一者中包含一多光圈相機或運算式相機或用於此相機的模組。此一相機大體上可以是一照相機及/或一攝影機。
該光學裝置包含一第一構件及一第二構件，及一被設置在該第一及第二構件之間且被稱為間隔件的第三構件。該間隔件包含：一或多個被稱為疏遠部分的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件的材料存在 於這些部分中且該間隔件在該等結構部分中具有一垂直的延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
大體上，描述於上文中的間隔件晶圓的特性很容易轉移至此處所描述的間隔件上，反之亦然。應指出的是，該被描述的光學裝置可例如藉由一分開步驟(譬如，雷射切割或鋸切的分切步驟)從上文所描述的晶圓堆疊中獲得。然而，該等光學裝置亦可以是綜合性的(comprehensive)。
通常，該第一、第二及第三構件係相對於彼此被固定。詳言之，該間隔件可(在其一垂直端)被黏結至該第一構件及(在一相反的垂直端)被黏結至該第三構件，例如使用一可固化的樹脂。此一黏結可藉由一黏結材料(如，藉由一黏劑)來達成。然而，此一黏結在該間隔件的製造期間(譬如將一間隔件晶圓複製，尤其是模製，在光學晶圓上的期間)予以完成亦是可能的。此方法將於下文中進一步描述。
在該光學裝置的實施例中，該等開放部分的每一者係被側向地設置在該等疏遠部分的至少一者內。
應指出的是，側向係被界定為和該第一、第二及第三構件彼此被設置的方向(其被稱為垂直方向)正交的方向；此一垂直方向亦是該第一、第二及第三構件在該光學裝置中堆疊的方向。
在一可和前面提到的光學裝置實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該第一、第二及第三構件 的垂直輪廓(silhouette)的諸外邊界，其每一外邊界都描繪一實質相同的矩形形狀。此等光學裝置的可製造性特別地良好。
在一可和前面提到的光學裝置實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該第一、第二及第三構件係大致上為塊體狀或板片狀，其可包含至少一開口。該間隔件(第三構件)包含至少兩個此開口，亦即該至少兩個開放部分。
在一可和前面提到的光學裝置實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該光學裝置包含N乘M個通道的陣列，N≧2，M≧2，其中每一通道包含該等開放部分的一者且被指派給它並與其相關連、一個主動式光學構件(譬如，多畫素光偵測器)其亦被指派給它並與其相關連、至少一個被動式光學構件，尤其是至少一鏡片或鏡片元件。
在一可和前面提到的光學裝置實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該光學裝置額外地包含一印刷電路板及/或一電子電路。
在一可和前面提到的一或多個實施例組合的實施例中，該光學裝置是以下所列的至少一者：一通信裝置，更具體地為手持式通信裝置；一照相裝置，更具體地為照相機或攝影機；一音樂播放裝置，更具體地為手持式音樂播放裝置；一運算裝置，更具體地為行動運算裝置，如平板電腦 或膝上型電腦；一光學感測器，更具體地為多通道光學感測設備。
在一可和前面提到的光學裝置實施例中的一或多個實施例組合的實施例中，該光學裝置是或包含一運算式相機或一用於運算式相機的模組。
該用於製造一或多個光學裝置的方法，每一光學裝置包含一第一構件及一第二構件及一被設置在該第一及第二構件之間且被稱為間隔件的第三構件，該方法包含的步驟有：a)提供該間隔件；該間隔件包含：一或多個被稱為疏遠部分的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件的材料存在於這些部分中且該間隔件在該等區域中具有一垂直的延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
在一實施例中，該方法包含了：a1)使用一複製步驟，尤其是浮凸壓印步驟或模製步驟，來製造該間隔件，的步驟。
此方法非常適合大量製造。
在該方法的一可和前面提到的實施例相結合的實施例中，該方法包含了： b)提供一被稱為間隔件晶圓的晶圓，的步驟。
該間隔件晶圓包含多個該間隔件，更具體地，其中包含在該間隔件晶圓內的該等間隔件係彼此鄰接地被安排在一矩形的柵格(lattice)上。
在一參考該最後被提到的實施例的實施例中，該方法包含下列步驟：c)提供一被稱為光學晶圓的晶圓，更具體地，其中該等光學晶圓包含多個被動式光學構件；d)提供一被稱為基材晶圓的晶圓，更具體地，其中該基材晶圓包含多個主動式光學構件；e)形成一晶圓堆疊，在該晶圓堆疊中，該間隔件晶圓被設置在該光學晶圓和該基材晶圓之間。
更具體地，步驟e)包含下面的步驟：e1)透過該間隔件晶圓將該光學晶圓固定至該基材晶圓。
更具體地，步驟e1)可包含下面的步驟：e2)施加黏結材料於該間隔件晶圓和該光學晶圓之間及該間隔件晶圓和該基材晶圓之間。
再者，步驟e2)可特別包含下面的步驟：e3)使用輻射，尤其是UV輻射，將該黏結材料硬化。
在一參考該最後被提到的實施例的實施例中，該光學晶圓包含多個被動式光學構件，且該方法包含下面的步驟：c1)使用複製處理，尤其是浮凸壓印，來製造該等多 個光學元件。
在該方法的另一可和一或多個被描述之包含步驟e1)的方法結合的實施例中，該間隔件晶圓在一製造該間隔件晶圓的複製步驟中被固定至該光學晶圓或該基材晶圓。該固定至其它晶圓(光學晶圓或基材晶圓)可用類似步驟e2)中所描述之藉由施加黏結材料於相鄰的晶圓之間的方式來完成。然而，該固定亦可藉由複製該間隔件晶圓於其它晶圓上來完成。
在一個可和一或多個上述包含步驟b)的方法實施例結合的實施例中，該方法包含下面的步驟：b’)製造該間隔件晶圓；其中該步驟b’)包含下面的步驟：b1)提供一具有複製區段的複製工具；b2)提供另一晶圓；b3)讓該複製工具和該其它晶圓的第一表面接觸；b4)在該其它晶圓保持和該複製工具接觸的同時，讓一真空密封式夾頭和該其它晶圓的第二表面接觸；b5)將一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料經由該真空密封夾頭的一入口注入，用以實質地填滿該等間隔件複製區段。
這是將一間隔件晶圓製造於另一晶圓上(譬如，光學晶圓上或基材晶圓上)的一種簡要的方式。
該第一表面及第二表面通常是垂直表面，即通常是該晶圓的最大表面。而且，通常該第二表面被設置 成和該第一表面相反(並與之平行)。
該真空密封夾頭可額外地和該複製工具接觸，尤是在步驟b5)期間。
該等間隔件複製區段具有該將被製造的間隔件晶圓(或它的一部分)的形狀的負形(negative)。在此方法中，一介於該複製工具和該其它晶圓之間的空間被界定，其具有該將被製造的間隔件晶圓的形狀。在實施步驟b5)之後，該被注入的材料形成一其具有該將被製造的間隔件晶圓的形狀的本體，或一包含該形狀的本體。
通常，在步驟b5)之後，下面的步驟被實施：b6)將該被注入的該液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料硬化。
該硬化可藉由施加例如熱及/或UV輻射來實施。
在步驟b6)之後，通常下面的步驟被實施：b7)將其上有該被硬化之該注入的該液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料的該其它晶圓從該複製工具及該真空密封夾頭釋放出來。
因此，一被複製的間隔件晶圓被製造於該其它晶圓中。通常不需要額外的步驟來將該被複製的晶圓固定至該其它晶圓。如此被獲得的這兩個晶圓可形成一個相鄰接的部件。
關於用真空密封夾頭來實施複製的方法的方法步驟及實施此方法的設備的進一步細節可在2012年12月27日提申的美國暫時申請案第61/746 347號中找到。 因此，此美國暫時申請案第61/746 347號藉此參照而被併於本專利申請案中。
在一更加精緻的方法中，同一複製工具(其可類似於上文中最後一個提到的實施例的複製工具)被用來將被動式光學構件(譬如，鏡片元件)製造在該光學晶圓上及用來製造該間隔件晶圓。
在一可和前面提到的一或多個方法實施例(但最後提到之具有步驟b’及b1)至b5)的實施例例外)結合的實施例中，該方法包含下面的步驟：g1)提供一複製工具，其具有光學元件複製區段及間隔件複製區段；g2)提供一第一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料於該複製工具的該等光學元件複製區段上；g3)將一被稱為基礎晶圓的晶圓和該複製工具接觸，使得該第一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料被壓擠於該基礎晶圓的一第一表面和該等光學複製區段之間；g4)將該第一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料硬化，用以將被複製的光學元件形成在該基礎晶圓的該第一表面上；g5)在該基礎晶圓保持著和該複製工具接觸的同時，將一真空密封夾頭和該基礎晶圓的一第二表面接觸；g6)將一第二液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料經由該真空密封夾頭的一入口注入，用以實質地填滿該等間隔件複製區段； g7)將該第二液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料硬化。
這可以是一種使用同一複製工具來：將被動式光學構件製造於一基礎晶圓(其通常將會變成為該光學晶圓)上；及將該間隔件晶圓製造於該基礎晶圓(其通常將會變成為該光學晶圓)上的精簡方式。
該第一及第二表面通常是垂直表面，即通常是該基礎晶圓的最大表面。而且，通常該第二表面被設置成和該第一表面相反(並與之平行)。
該真空密封夾頭可額外地和該複製工具接觸。
該等間隔件複製區段具有該將被製造的間隔件晶圓(或它的一部分)的形狀的負形(negative)。在此方法中，一介於該複製工具和該其它晶圓之間的空間被界定，其具有該將被製造的間隔件晶圓的形狀。在實施步驟g7)之後，該被注入的第二材料形成該間隔件晶圓。
該硬化(即，步驟g4)，g7))可藉由施加例如熱及/或UV輻射來實施。
該基礎晶圓可以只是一平的，通常是透明的或至少部分透明的晶圓(參見本說明書其它地方關於透明部分及遮光部分的說明)，例如它可以是本說明書其它地方稱為先驅物晶圓的晶圓(參見下文)，或它可以是例如玻璃晶圓(參見下文)。
雖然步驟g6)，g7)描述的是模製或模製類的處理，但步驟g2)，g3)，g4)所描述的則是凸浮壓印或凸浮壓印類的處理。在後者的處理中，光學元件，譬如光學晶圓的被動式光學構件被複製在該基礎晶圓上。
應指出的是，該第一及第二液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料可以是相同的材料，但它們亦可以是不同的材料。後者可以是受關注的，尤其是該第一材料是透明材料及該第二材料是不透明材料，一遮光材料的情況。
在步驟g6)中，將被該間隔件晶圓佔據的空間被填滿該第二液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料。
在步驟g7)中，該間隔件晶圓被形成在該基礎晶圓的第一表面上(其在當時，在一些實施例中，已和該光學晶圓打成一片)。
關於此一使用單一複製工具來複製光學結構(或被動式光學構件)及間隔件結構或間隔件晶圓的方法的方法步驟及用來實施此方法的設備的進一步細節可在2012年12月27日向美國專利商標局(USPTO)提出申請的申請案第61/743 347號中找到。因此之故，此美國暫時申請案第61/743 347號藉此參照而被併於此專利申請案中。
在任何上述的方法中，一或多個光學裝置的製造中的一個步驟，通常是：f)將該晶圓堆疊分割成多個光學裝置。
本發明包含具有依據本發明的相對應的方法 的特徵的光學裝置，反之亦然，本發明包含具有依據本發明的相對應的光學裝置的特徵的方法。
該等光學裝置的好處基本上對應於相應的方法的好處，反之亦然，該等方法的好處基本上對應於相應的光學裝置的好處。
本發明亦包含具有依據本發明的相對應的方法的特徵的晶圓及/或晶圓堆疊，反之亦然，本發明亦包含具有依據本發明的相對應的晶圓及/或晶圓堆疊特徵的方法。
該等晶圓及/或晶圓堆疊的好處基本上對應於相應的方法的好處，反之亦然，該等方法的好處基本上對應於相應的晶圓及/或晶圓堆疊的好處。
其它實施例及優點可從附屬請求項及圖式中浮現。
1‧‧‧光學模組
10‧‧‧裝置
9‧‧‧印刷電路板(PCB)
8‧‧‧控制單元
P‧‧‧基材
S‧‧‧分隔件
O‧‧‧光學構件
B‧‧‧遮擋件
20‧‧‧主動式光學構件
22‧‧‧光發射器
30‧‧‧被動式光學構件
33‧‧‧反射性元件
32‧‧‧反射性元件
7‧‧‧焊錫球
4‧‧‧開口
6‧‧‧透明元件
5‧‧‧鏡片元件
3‧‧‧透明區域
Sb‧‧‧間隔件部分
Sd‧‧‧疏遠部分
Sb‧‧‧結構部分
PW‧‧‧基材晶圓
SW‧‧‧間隔件晶圓
OW‧‧‧光學晶圓
BW‧‧‧遮擋晶圓
b‧‧‧遮擋部分
L‧‧‧鏡片構件
2‧‧‧晶圓堆疊
88‧‧‧部分影像
90‧‧‧最終影像
75‧‧‧覆蓋玻璃
70‧‧‧外殼
S’‧‧‧間隔件
Sb’‧‧‧間隔件部分
5a‧‧‧主要部分
5b‧‧‧周圍部分
GW‧‧‧玻璃晶圓
HW‧‧‧半導體晶圓
SW’‧‧‧第二間隔件晶圓
OW’‧‧‧第二光學晶圓
80‧‧‧複製工具
85‧‧‧間隔件複製結構
90‧‧‧真空密封夾頭
88‧‧‧光學元件複製區段
89‧‧‧複製工具
51‧‧‧光學元件
60‧‧‧複製材料
52‧‧‧光學元件
95‧‧‧彈性層
60’‧‧‧複製材料
在下文中，本發明藉由例子及圖式來作更詳細的描述。該等圖式以示意的方式顯示：圖1為一包含光學模組的裝置的剖面圖；圖2為圖1的光學模組的組成物的各式各樣的剖面圖；圖3為用來形成一用來製造多個圖1的光學模組的晶圓堆疊的諸晶圓的剖面圖；圖4為用來形成一用來製造多個圖1的光學模組的晶圓堆疊的剖面圖； 圖5為一用來將運算式相機的原理圖像化的象徵性的圖式；圖6為一包含光學模組的裝置的細部的剖面圖；圖7為一用來製造多個光學模組的晶圓堆疊的細部的剖面圖；圖8為一用來製造多個光學模組的晶圓堆疊的細部的剖面圖；圖9為一用來製造多個光學模組的晶圓堆疊的細部的剖面圖；圖10為一晶圓堆疊上的圖式；圖11為一間隔件晶圓的一部分的立體圖；圖12為一被複製在一基材晶圓上的間隔件晶圓的剖面圖；圖13為用來製造圖12中所示的結構的製造方法的圖式；圖14為一複製工具的剖面圖，其具有間隔件複製區段及光學元件複製區段；圖15為製造步驟的圖式；圖16為製造步驟的圖式。
該等被描述的實施例只是要作為例子且不應限制本發明。
圖1顯示一包含光學模組1的裝置10的示意 剖面圖，其中該光學模組尤其是一光電模組1。光學模組1亦可被視為光學裝置。該被示出的剖面是一垂直剖面。圖2顯示圖1的模組的組成物的各式示意側剖面圖，其中這些側剖面的大致位置在圖1中係以s1至s5及虛線來標示。關於s4及s5，其觀看方向係以箭頭來標示。
裝置10可以例如是電子裝置及/或照相裝置。它除了模組1之外還包含印刷電路板9，該模組1係安裝於該印刷電路板上。此外，安裝在該印刷電路板9上的是一電子構件，如積體電路8，譬如一控制單元8或控制器晶片，其透過該印刷電路板9和模組1操作地互連。例如，積體電路8可評估該模組1輸出的訊號及/或提供訊號至模組1，用以控制模組1。
模組1包含數個組成物(P、S、O、B)其彼此堆疊於一被界定為“垂直”的方向上；其對應於Z方向(參見圖1)。在x-y平面上(參見圖2)和垂直(z)方向正交的方向被稱為“側向(lateral)”。
模組1包含彼此堆疊的一基材P、一分隔件S(其亦可被稱為間隔件)、一光學構件O及一非必要的遮擋件B。基材P例如是一印刷電路板組件，或只是一印刷電路板。此該印刷電路板(PCB)組件的該PCB更具體地亦被稱為一插入物(interposer)。在該PCB上，一主動式光學構件20(譬如，光發射器22)被安裝於其上且一被動式光學構件30亦被安裝於其上。該被動式光學構件30更具體地可以是一反射元件33，如一面鏡化的稜鏡。在該光 學構件O上，一被動式光學構件30被設置於其上，其更具體地是反射元件32，如一弧形面鏡。
主動式光學構件20的電接點透過其上附著有焊錫球7的基材P而被電連接至模組1的外面。亦可以提供接點墊於該PCB上，而不是設置焊錫球7，接點墊上不設或在稍後的時間點設有焊錫球。
以此方式，模組1可被安裝在印刷電路板9上，例如用表面安裝技術(SMT)，並與其它電子構件(譬如，控制器8)比鄰。模組1特別適合應用在精巧的電子裝置10中，譬如在手持式通信裝置中，因為它可被設計及製造成具有極小的尺寸。
分隔件S具有一開孔4，該主動及被動光學構件22，32，33被設置於該開孔內。以此方式，這些物件被分隔件S側向地圍繞(參見圖1及2)。開孔4亦可被視為一開孔部分4。
分隔件(間隔件)S可達成數項任務。它可(透過其垂直的延伸部(extension))確保該基材P和光學構件O之間一明確界定的距離，這有助於在該模組內達成明確界定的光路徑。分隔件S亦可禁止該主動式光學構件20所產生的光經由所不希望的光路徑傳播至模組1外面。這是藉由讓該分隔件S形成該模組1的外壁的一部分來達成，分隔件S實質上是由不透明的材料製成。典型地，分隔件是用聚合物材料製成，尤其是可硬化的，或更具體地可固化的聚合物材料，如環氧樹脂製成。如果分隔件S實質上 是由不透明的可固化材料製成的話，它可以特別是一可熱固化的材料。
光學件O包含一遮擋部分b及一透明部分t，後者是要讓該主動式光學構件20所產生的光能夠離開該模組1。
遮擋部分b係藉由用適當的(聚合物)材料，例如和被描述的分隔件S相類似的材料，製造而實質不透光。透明部分t包含一被動式光學構件L，或更具體地包含例如一用於光線引導的鏡片元件。鏡片元件L例如包含圖1所示地一和透明元件6緊密接觸的鏡片元件5。透明元件6可具有和光學構件O的遮擋部分b相同的垂直尺寸，使得光學構件O的遮擋部分b和透明元件6一起形成一(接近完美的)實心板形狀。鏡片元件5藉由折射(參見圖1)及/或藉由繞射(未示於圖1中)將光線重新導向。鏡片元件5可例如是大致外凸形狀(如圖1所示)，但鏡片元件5可被不同地塑形，例如大致內凹或部分內凹形。提供另一光學結構於透明元件6的相反側上亦是可能的(未示出)。
遮擋件B是非必要的且可遮擋所不想要的光，尤其是以一所想要的角度離開模組1的光。通常，遮擋件B將具有一透明的區域3，其可被體現為一開孔或用透明材料來體現。遮擋件B在透明區域3的外面可用一可實質地讓光衰減或遮擋光線的材料來製造，或可被設置一具有此特性的塗層，其中後者在製造上通常較複雜。該遮擋件B或更精確地該透明區域3的形狀可以和圖1及2所 示的形狀不同，且其可以例如形成一圓錐狀的形狀或一截頭的角錐的形狀。
不只該透明區域3的側面形狀，該透明部分t的形狀和開孔4的形狀也可以和圖2所示的形狀不同，而具有其它的外觀，例如具有圓角化角落的多邊形或矩形或橢圓形。
回到分隔件S，它並不獨自地包含一側向地界定的區域，該分隔件S在該區域內垂直地延伸至一最大程度(參見間隔件部分Sb)，亦即延伸至實質地界定該介於基材構件P和該光學構件O之間的垂直距離的程度、及包含側向地界定的區域，該分隔件在該區域內完全沒有材料，以形成一垂直地完全橫貫該最大的垂直延伸部的開孔(參見開孔4)。而且，有一側向地界定的區域，該分隔件S的材料(通常是不透明的材料)只沿著該最大的垂直延伸部的一部分(即，在該間隔件部分Sb的區域內)垂直地延伸。因此，間隔件部分Sb可如一用於該模組1內部的遮光件般地作用(參見圖1)。它可防止光沿著所不想要的路徑擴散。尤其是，如果該分隔件S使用複製來製造的話，則在製造性及製造步驟方面，該間隔件部分Sb提供的分隔件S的額外功能可以在幾近沒有成本下很容易達成。間隔件S之垂直地延伸至一最大程度的部分被稱為疏遠部分Sd。間隔件S之沒有材料且形成一開孔的部分亦可被稱為開放部分。間隔件S之垂直地延伸一小於該最大程度的部分亦了被稱為結構部分Sb。在圖2中，該結構部分Sb可 在剖面s3看到，但在剖面s3’則看不到(關於諸剖面的垂直位置可參見圖1)。
該主動式光學構件20亦可以是一用於偵測光線的偵測構件，譬如影像偵測器或光二極體，而不是一包含一發光構件22作為主動式光學構件20的發光模組1。在此情況中，分隔件S亦可藉由形成為實質不透明及藉由形成該模組1的外壁的一部分及藉由形成一遮光部(即，間隔件部分Sb)而被提供來保護該偵側構件以遮擋掉不應被該偵測構件偵測的光線。再者，透明部分t然後可被提供以允許光從模組1的外面進入模組1內並到達該偵測構件。
而且，亦可在模組1中提供一發光構件及一偵測構件(未示出)。為了要達成將這些主動式光學構件和模組1外面的電接觸，這兩者通常將會被安裝於基材P上。此一模組可被用於例如藉由將光發射出該模組1外並偵測已和模組1的環境中的一物件互動的光線來調查模組1的環境。
再者，亦可以提供依據上文中討論的原則設計的模組，其除了一或兩個主動式光學元件之外還包含一或多個額外的電子構件，譬如額外的光偵測器、及/或積體電路、及/或光源。
模組1是一光電構件、更精確地是一經過封裝的光電構件。模組1的垂直側壁是由物件P、S、O及B形成。一底壁是由基材P形成，及一頂壁是由遮擋件B或 由遮擋件B和光學件O一起形成，或在沒有遮擋壁B的情況中，其是單獨由光學件O來形成。
如可在圖2中清楚看出地，這四個物件P、S、O及B因為上述的原因，因此亦可被稱為外殼構件(構成模組1的外殼)，它們全都具有相同的外側面形狀及外側面尺寸。這和一種可行的且極有效率的模組1製造方法有關，該方法將於下文中參考圖3及4更詳細地說明。這些外殼構件P、S、O及B通常全都是大致塊狀或板狀形狀，或更常的是大致矩形的平行四邊形，可能具有孔洞或開孔(譬如遮擋件B及分隔件S就有)或(垂直的)突出部(譬如光學件O因為光學結構5的關係而有突出部)。
被動式構件32及33及主動式光學構件22被設置成使得光可沿著互連這些構件的光學路徑及透明的部分t在該模組內傳播。
包含在模組1內的主動式電子構件20(譬如圖1所示的例子中的發光件22)可以是封裝的或未封裝的電子構件。為了接觸該基材P，可使用打線接合(wire bonding)技術或覆晶技術或任何其它已知的表面安裝技術，或甚至傳統的穿孔技術。提供主動式光學構件作為裸晶粒(bare die)或晶圓尺度的封裝體可讓設計特別小的模組1成為可能，而且還可讓以不同方式封裝的主動式光學構件被包含在模組1內。
如將於下面的實施例中被更詳細說明的，基材P亦可以是或包含半導體材料，譬如半導體材料板，更 具體地是一半導體晶圓的一鄰接的部分，其具有一實質地等於該模組1的側向延伸延伸部之側向延伸部。
圖3顯示用來形成一晶圓堆疊2之諸晶圓的示意剖面圖，該晶圓堆疊係用來製造多個示於圖1及2中的模組。(實際上)完全以晶圓尺度(wafer-scale)來製造該等模組1是可行的，當然具具有後續的分割步驟。雖然圖3及4只顯示提供三個模組1，但通常在一個晶圓堆疊中在每一側方向上可提供至少10個、或至少30個或甚至多於50個的模組。每一個晶圓的典型尺度為：側向地至少5公分或10公分、及高達30公分或40公分或甚至50公分；及垂直地(在沒有構件被設置在該基材晶圓PW時測量)至少0.2公釐至0.4公釐或甚至1公釐，及高達6公釐或10公釐或甚至20公釐。
四片晶圓(或沒有遮擋晶圓時：三片晶圓)足夠製造多個示於圖1中的模組：一片基材晶圓PW，一片間隔件晶圓SW，一片光學晶圓OW，及非必要的遮擋晶圓BW。每一片晶圓包含多個包含在相應的模組1內之相應的構件(參見圖1及2)，其通常被設置在一矩形的柵格上，其彼此之間典型地具有一很小的距離以用於晶圓分割步驟。
基材晶圓PW可以是一PCB組件，其包含一標準PCB材料(譬如，FR4)的PCB，其一側上設有焊錫球7且有一或多個光學元件(在圖1中：主動式光學構件22及被動式光學構件22)被連接至(如，焊接至或黏合至)其 另一側。該等光學元件可被置於該基材晶圓PW上，例如藉由使用標準的取放機器實施的取放操作(pick-and-place)。相類似地，被動式光學構件32可被設置在光學晶圓OW上。然而，亦可使用複製方法來製造該被動式光學構件32。
當光學元件被設置於一晶圓上時，確保它們彼此被夠精確地放置是很重要的。
在其它實施例中，基材晶圓PW可以是或至少包含半導體晶圓，譬如一矽晶圓，且更具體地，它可包含多個主動式光學構件，更明確地，影像偵測器及/或光敏元件的二維度陣列。
為了要提供最大保護以防止所不想要的光擴散，所有晶圓PW、SW、OW、BW可實質地用不透光的材料製成，但在透明的區域除外，譬如透明的部分t及透明的區域3。
晶圓SW及BW及晶圓OW的全部或一部分可用複製來製造或至少用複製來製造。在一示範性的複製處理中，一結構化的表面被凸浮壓印到一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料，然後該材料被硬化，譬如使用超紫外線或加熱予以固化，然後該結構化表面被移除。因此，該結構化表面的一複製品(replica)(其在此例子中為一負形複製品)被獲得。適合用於複製的材料為，例如，可硬化的(更具體地為可固化的)聚合物材料或其它複製材料，即可在硬化步驟中(更明確地為在固化步驟中)從液狀 黏滯或可塑性變形的狀態轉變為固態的材料。複製是一種習知的技術，例如參見WO 2005/083789 A2以獲得關於此技術的更多細節。
在光學晶圓WO的例子中，複製，如凸浮壓印或模製，可被用來獲得不透明的部分(遮擋部分b)。亦可在應出現透明部分的地方藉由鑽孔或蝕刻來提供孔洞。
接下來，一如此被獲得之包含遮擋部分b的先驅物晶圓設有鏡片構件L及被動式光學構件22。前者可藉由複製來完成，如將鏡片部分L形成為一單一部件，如美國公開案第US 2011/0043923 A1號中所描述者。然而，該等鏡片構件L亦可從一半完成的(semi-finished)部件開始製造，該半完成的部件是一晶圓其包含在孔洞內的透明元件6，該等透明區域3是由這些孔洞所界定。這在等鏡片構件L每一者都具有至少一個頂點(apex)，且這些頂點都位在該光學晶圓OW的垂直剖面外面。此一半完成的部件(通常且在圖中所示的示範性例子中)是一平的圓盤狀晶圓，其在透明區域3沒有貫穿該晶圓的孔洞且沒有或只有很淺的表面皺紋，此等表面皺紋通常是下凹的，即不超過該等遮擋部分b所界定的晶圓表面。
一如上文所述的半完成的部件可從一平的先驅物晶圓(其典型地是由單一組成材料製成)開始被製造，該先驅物晶圓在應該要有透明部分t的地方具有孔洞或開孔，然後使用例如一配給處理將該等孔洞用透明材料填滿，並例如使用一類似於在覆晶技術中用於底膠填充 (underfilling)處理的配給器來將該先驅物晶圓上的該等孔洞一個接著一個地填滿，或例如使用刷塗(squeegee)處理(如，網版印刷所使用者)或一具有數個輸出材料的中空針頭的配給器來一次填充數個孔洞。在該配給期間，該晶圓可被置於一例如用矽製成之平的支撐板上。必須要小心處理以防止氣泡或空穴形成於該被配給的材料中，因為這將會讓所製造的鏡片構件L的光學特性變差。例如，吾人實施該配給的方式可使得該晶圓材料的弄濕(wetting)是在該晶圓的邊緣及底下的支撐板(或在一靠近此邊緣的地方)開始，藉由適當地引導一輸出該材料的中空針頭靠近此邊緣來達成。接下來，該被配給的材料被加熱或UV輻射固化，用以獲得被硬化的透明材料。
此方式可能形成的外凸的新月形(meniscus)可用研磨予以平坦化，用以獲得一透明元件6，其具有被調整至該晶圓厚度的平行表面。然後，藉由複製，光學結構5(鏡片元件5)被施加至光學晶圓OW的一側或兩側(頂側及底側)上。在該等透明元件的下凹的新月形的情況中，該複製可實施於這些皺紋上，其中所施用的複製材料需要作相應的調整。
從一包含該間隔件晶圓SW及/或該遮擋晶圓BW這兩者的特殊種類的光學晶圓被提供的角度來看，該間隔件晶圓SW及/或該遮擋晶圓BW有可能是過時的(obsolete)，即在此情況中，各種晶圓都是該光學晶圓的一部分。此光學晶圓(“組合式光學晶圓”)包含該間隔件晶 圓SW及/或該遮擋晶圓BW的特性及功能。製造此“組合式光學晶圓”可使用一特殊的先驅物晶圓來實施，一特殊的半完成的部件係以該先驅物晶圓為基礎被製造。此一先驅物晶圓及半完成的部件分別具有至少一結構化的表面，其通常具有至少一者突出部，其分別垂直地延伸超過將被設置在該先驅物晶圓內且出現在該半完成的部件內的透明元件的兩個表面。將圖4中的晶圓OW及SW(或晶圓OW及GW，或晶圓OW及SW及BW)看作是一個單一部件，可輕易地看出來用於製造圖1的模組的光學晶圓(“組合式光學晶圓”)以及一半完成的部件是長什麼樣子。
大致上，作為上文所述的部分變化，間隔件晶圓SW可以是基材晶圓PW的一部分。在此情況中，基材晶圓PW將不再是用標準的PCB材料製造，而是用複製材料來製造。
為了要形成一晶圓堆疊2，該等晶圓被對準且例如藉由膠黏，如使用一可熱固化的環氧樹脂而被黏結在一起。確保在基材晶圓PW上的每一光學元件(譬如，主動式光學構件22及被動式光學構件33)被夠精確地分配給光學晶圓OW的光學元件(譬如，被動式光學構件32)及透明部分t是很關鍵的重點。
在上文中，各式製造晶圓(尤其是間隔件晶圓SW及/或光學晶圓OW以及遮擋晶圓BW)的方式已被描述，以及製造被動式光學構件(譬如，已被描述的鏡片元件)的方式已被描述。其它的(即，其它可被使用的)製造方 法及步驟將在下文中被描述。這些方法甚至可以施用黏結材料至(某些)相鄰的晶圓之間。
圖4顯示一被如此獲得之用於製造多個圖1所示的模組1的晶圓堆疊2的剖面圖。該薄薄的矩形虛線是使用分切鋸片或雷射切割來實施分割的地方。
多數對準步驟是在晶圓層級被實施的事實讓以相當簡單且極快速的方式達成良好的光學元件對準成為可能。因此，一用於模組1內部的光線之明確地界定的光學路徑可被實現。整體製程很快速且精確。因為該晶圓尺度製造的關係，所以只需要很少的製造步驟來製造多個模組1。
應指出的是，藉由提供一包含疏遠部分Sd及結構部分Sb兩者的間隔件，更明確地，藉由將疏遠部分Sd及結構部分Sb提供為一單一部件及/或藉由將疏遠部分Sd及結構部分Sb兩者在同一個製程中製造，這些間隔件部分的一極為精確相對的(Sb vs.Sd)及絕對的垂直延伸部(高度)可被達成，尤其是，這可用大量製造來達成。
接在前面提出的概念之後，各式其它光學模組1可被建造及製造。在下文中，一些例子被描述。
一特別受關注的應用是多通道光學感測器，更具體地，多光圈相機或運算式相機。圖5為一用來將運算式相機的原理圖像化的象徵性的圖式。在一運算式相機中，數個(部分)影像88被取得，通常至少是大致同步取得，然後一(最終)影像90從這些部分影像被運算出來， 其中為了該運算，一特殊的演算法則被使用。換言之，該最終影像90的數據代表物(data representative)是從每一個部分影像88的至少兩個數據組代表物的相依性被推導出來。在許多例子中，在每一部分影像88中，至少大致同一(完整的)景像被成像為該最終影像90。在多數運算式相機中，數個影像感測器(多畫素感測器、多畫素光感測器)被設置(通常是每一部分影像88有一個感測器)被排列成一陣列，在圖5中所示的是3個乘4個的陣列。吾人可指派數個通道給一多光學相機或運算式相機，這是由獲得一個最終影像90需要取得多少個部分影像88來決定的。在圖5的例子中，12通道相機的例子被示出。
各種運算式相機已被知曉或可被想到。例如，全光照相機(plenoptic camera)；用不同顏色的光取得多畫素影像，然後將其組合一獲得一(完整的)彩色影像的像機；用不同靈敏度取得多像素影像以達成該最終影像的一加大的動態範圍的相機；用不同焦距設定取得多畫素影像以達成例如一具有可選擇的焦距內區域或焦距外區域的最終影像的相機。
使用本專利申請案中所描述的概念來製造多光圈相機及運算式相機或用於這些相機的模組是可行的。
圖6為一穿過一包含多通道光電模組1的電子裝置10的細節的剖面的示意圖。該電子裝置10包含一外殼70，其包含一覆蓋玻璃75(該光電模組可附裝至該覆蓋玻璃上)及一印刷電路板9(其它的電子構件，譬如電子 構件8，可被設置於該印刷電路板上)。光電模組1被操作地連接至該印刷電路板9，譬如圖6中所示地透過焊錫球7。分隔件S(間隔件S)及基材P至少在該光電模組1的五個側邊構成該光電模組1的外殼。一第二間隔件S’可被視為亦構成該外殼；且該間隔件S’可被視為一遮擋件。在圖6的剖面視圖中，在一個模組1內可看到兩個通道。電子裝置10可以是例如運算式相機、陣列式相機、多光圈相機、全光照相機，其中在這些例子中，該主動式光學構件20典型地將會是影像感測器，譬如以CMOS為主的影像晶片，例如使用於現今的數位相機內的影像晶片。該光電模組1的每一通道可以捕捉一個子影像(部分影像)，且一最終影像可從多個被該光電模組1捕捉到的子影像獲得，通常是藉由一使用一或多種適當的演算法則的影像處理來獲得。一最終影像可在該電子裝置10內被獲得，例如利用電子構件8，及/或一最終影像可在一該等子影像的數據代表物已被載入其內的外部裝置中被獲得，該外部裝置例如可以是一具有適當的軟體的電腦。影像處理在該模組1內被完成是可能的。例如，該影像處理可在基材S內被完成(完整地或部分地)，例如在介於該等被動式光學構件20之間的地方。基材P在此情況中將至少實質地是一半導體晶圓的一部分，影像感測器及影像處理電路將被實現於在此部分內。
電子裝置10亦可以是例如一多通道光學感器，其中該主動式光學構件20可以例如是光二極體。
而且，單獨一光電模組1已可被視為是一裝置(電子裝置、光學裝置及/或光電裝置)，譬如一相機或光學感測器，的體現。
(間隔件S)的該間隔件部分S及(間隔件S’)的間隔件部分(Sb’)被設置至少主要是為了要防止該裝置1的通道間的串音。該等被例示之特別的光學結構5形成被動式光學構件。該等光學結構5具有一主要部分5a(其基本上是一鏡片)，及一周圍部分5b(其至少部分地圍繞該主要部分5a)。在該等光學結構的製造期間，主要部分5a及周圍部分5b是在同一複製處理中(典型地是在一凸浮壓印處理中)被形成。將被偵測的光在其被使用之前，尤其是在被偵測之前，先通過該主要部分5a。已通過該周圍部分的光分別被使用及被偵測到是所不想要的。
為了要能夠製造一特別小的光學模組1，介於相鄰的主動式光學構件20之間的側向距離應很小，且介於相鄰的被動式光學構件(如，鏡片)之間的側向距離應很小。前者在實際上並不表示在技術上會是障礙，但因為在一半導體晶圓內空間是昂貴的，所以有經濟上的理由必需要讓這些距離儘可能地小。然而，後者是被設置在相鄰的鏡片之間用來遮光的間隔件部分的所限制。如果，如同在習知技術中所知曉的，該等間隔件部分延伸於整個該最大的垂直的延伸部的話，則介於相鄰的鏡片之間需要的距離將大於相鄰的鏡片之間無需設置間隔件部分時可實際達成的距離。換言之，提供結構部分Sb，Sb’(它們不具有該最 大的垂直的延伸部)可允許將通道至通道的距離及該模組1的整體(側向)尺寸設計的很小及非常地經濟。因為來自該周圍部分5b的光無論如何都不應被偵測到(或是可偵測的)，結構部分Sb，Sb’的垂直的延伸部分可被設計成使得結構部分Sb，Sb’垂直地靠近該周圍部分5b且側向地和這些周圍部分5b重疊。更具體地，結構部分Sb，Sb’的該垂直的延伸部分可被設計成使得結構部分Sb，Sb’延伸進入該等光學結構內(更具體地，該等主要部分5a被垂地延伸到的垂直範圍內。
從可製造性的觀點來看，圖6中所示的模組1在省去結構部分Sb，Sb’這方面是有改善的，因為分隔構件S(間隔件)相對於光學構件O的定位所需要符合的(側向)定位公差是較不嚴格的。
光學構件O是在實質地考量一透明的材料下，尤其是一透明的板子加上光學結構下，被畫於圖6中。然而，設置一或多個遮擋部分及一或多個透明的部分加上作為光學構件的光學結構(例如，類似於圖1中所示者)當然也是有可能的。
圖7是一用來製造多個光學模組的晶圓堆疊2的細節的剖面圖式。在此例子中，每一通道設置一個透鏡元件。基材晶圓SW包含兩個晶圓，亦即一玻璃晶圓GW及一附著於其上的半導體晶圓HW。玻璃晶圓GW保護基材晶圓SW的主動式光學構件以防止不利的影響且通常是用任何透明的材料，如透明的聚合物，來製造。
和圖6的例子類似地，在所例示的剖面中可看到兩個通道。疏遠部分Sd以高精確度確保介於晶圓PW和OW之間的一明確界定的距離。結構部分Sb抑制通道之間的串音，因為它們侷限了垂直的延伸部，因而不會導致相鄰通道間的距離變大。
在此圖中以及在後續的兩個圖中，粗的虛線顯示實施分割的地方，用以獲得分開的光裝置。
圖8為一用來製造多個光學模組的另一晶圓堆疊2的細節的剖面圖式。此實施例絕大部分和圖7的實施例相同，但結構部分Sb在所示的垂直剖面中則是朝向晶圓OW傾斜。如圖8所示地，這可導致更小的串音，因為這不會造成通道之間的距離變大。
圖9為一用來製造多個光學模組的又另一晶圓堆疊2的細節的剖面圖式。在此例子中，一第二光學晶圓OW’以及一第二間隔件晶圓SW’被提供，後者確保光學晶圓OW及OW’之間一明確界定的距離。此實施例亦顯示出在每一裝置中的一3乘M(M為整數，通常至少是2)的通道陣列。此實施例進一步顯示出結構部分Sb，Sb’可被提供，其和兩個晶圓都間隔開，在這兩個晶圓之間之相互的距離是由各間隔件晶圓的疏遠部分來界定，譬如在晶圓PW及OW的例子中為結構部分Sb及Sd，及在晶圓OW及OW’的例子中為結構部分Sb’及Sd’。讓結構部分(Sb，Sb’)和一半導體晶圓(它沒有像在圖7及圖8所示的例子一樣受到另一晶圓保護)間隔開在避免影響或傷及該半導體 晶圓(更具體地，出現在該半導體晶圓上的主動式光學構件，譬如圖9所示的多畫素光感測器)而言是有利的。
圖10顯示一晶圓堆疊2上的圖式。圖10是一用來製造多通道光電模組的晶圓堆疊2的示意圖。可用這個晶圓堆疊2製造每一個光電模組將包含四個通道，其被配置成2x2的陣列。光學晶圓OW可以例如是透明的，其包含多個光學結構5。間隔件晶圓SW側向地限制該等可製造的光電模組。圖10可被解讀為圖8的晶圓堆疊2在基材晶圓PW被去除掉之後的圖式，且是2乘2的通道配置。疏遠部分Sd、結構部分Sb(它們兩者係用不同的剖面線來標示)及開放部分4都可看得很清楚，周圍部分5b及主要部分5a也是。
圖11為一用於2乘2通道光學裝置的間隔件晶圓SW的一部分的立體圖。用於一個光學裝置的開放部分4很清楚地被結構部分Sb以及被疏遠部分Sd側向地包圍，後者亦包圍用於一個光學裝置的結構部分Sb。
如上文中提到的，在下文中，其它的製造方法及製造步驟將被描述，且更具體地，關於製造間隔件晶圓(以及製造間隔件或分隔件)的製造方法及製造步驟將被描述。
圖12例示一被複製在一基材晶圓PW上的間隔件晶圓SW的剖面圖。這可被用來製造多個光學模組，例如類似於可從圖7所示的晶圓堆疊獲得的光學模組，或帶有稍微的改變，其它被描述的光學模組或類似於可從其 它被例示的晶圓堆(譬如從圖8所示的晶圓堆疊)獲得的光學模組。為了簡化及清晰的理由，只有兩個光學模組被示出。當然，通常每一圖12中所示的側向(垂直)方向會有多於兩個的模組。
晶圓SW及PW形成鄰接的部件，且因為這兩個晶圓的相互固定或附著已經在製造間隔件晶圓SW時被提供，所以無需額外的黏結步驟。
應指出的是，當然，間隔件(尤其是間隔件部分Sd大體上具有不同的形狀，而且該基材晶圓(及相應的基材)會被不同地建造。而且，基材晶圓PW可被不同地建造。再者，該等被例示的原理在該間隔件晶圓SW被複製在另一晶圓(譬如，一光學晶圓上(而不是一基材晶圓上))時亦適用。其上被複製了該間隔件晶圓SW的晶圓通常可被稱為基礎晶圓，但在該被例示的例子中，吾人將主要參考該間隔件晶圓來作為該基礎晶圓的一個例子。
圖13例示一用來製造一作為圖12所示的結構的製造方法。一複製工具80被設置在該基材晶圓PW的一第一(垂直)側上，使得它們彼此接觸。該複製工具80具有間隔件複製結構85。這些複製結構被用來藉由複製以製造該間隔件晶圓SW。一真空密封夾頭90被移動以與該基材晶圓PW的一相反(亦為垂直)側接觸。如圖13左邊的箭頭示意地標示，一真空被施加至該真空密封夾頭90(透過該真空密封夾頭90的出口)。關閉該真空密封夾頭90、該基材晶圓PW及該複製工具80之間的機械式接 觸可用此方式來達成。一複製材料(通常是黏滯性液體狀態或可塑性變形的狀態)經由該真空密封夾頭90的一入口被注入(參見圖13右邊的箭頭)，例如環氧樹脂，尤其是遮光(不透明)材料。該複製材料填滿該等間隔件複製結構85(以及該基材晶圓PW)所界定的空間。藉由該被施加的真空，介於該複製工具80和該基材晶圓PW之間的空間的一無氣隙填充可被輕易地達成。應指出的是，該等間隔件複製結構85(其基本上具有該等間隔件分Sd)的負形(negative)可(且通常會)形成一互連的網格。
在將該被注入的複製材料硬化之後，尤其是固化之後，該複製工具80及該真空密封夾頭90可被移除，且完成圖12所示的結構。
在一些情況中，另一層材料被設置在該基礎基材和該真空密封夾頭90之間，例如一彈性墊，譬如一矽墊。這尤其是在該基礎晶圓具有突出部件的例子中(這可以是例如當該基礎晶圓是一已經設有光學元件，譬如像是鏡片元件，的情形)特別有用。(在該光學晶圓的各側面上的)此等鏡片元件可被該額外的層(彈性墊)保護而不受傷害及/或受太大的壓力。
在另一方法中，該間隔件晶圓SW亦被(直接)複製在一基礎晶圓上，此外，用來形成該間隔件晶圓SW的同一複製工具亦被用來將光學元件(譬如，鏡片元件)複製到該基礎晶圓上。
圖14至16顯示此一方法。圖14例示一複製 工具80，其具有間隔件複製區段85及光學元件複製區段88。圖14進一步例示出複製材料60被施用至該等光學元件複製區段88。之後，該複製工具80及一光學晶圓OW(或一將成為光學晶圓OW的晶圓)被朝向彼此移動。複製工具89可以如圖15所示地具有機械式擋止件，介於該光學元件複製區段88和該光學晶圓OW的一表面之間的一適當的(所想要的)距離可藉由該等擋止件來確保。如圖15所示地，光學元件51可以非必要地出現在相反的側面上。複製材料60在此位置上被硬化，如被固化。複製材料60通常是透明的，例如是透明的環氧樹脂。光學元件52係如此被形成。
然後，一真空密封夾頭90被施加至該被如此地獲得的光學晶圓OW的相反側上，其中亦可在該晶圓和該複製工具80朝向彼此移動之前即已施加該真空密封夾頭90。亦可非必要地(如在上文中配合圖12及13提到的)提供一彈性層95(譬如，一矽墊)於該晶圓和該真空密封夾頭90之間，參見圖16。該(具有間隔件部分的)間隔件晶圓以一種極類似於配合圖12及13所描述的方式(亦參見圖12及13)被形成在該光學晶圓OW上。為了完成此工作，複製材料60’被注入(參見在圖16右邊的箭頭)至形成在該光學晶圓OW和該複製工具80之間的空間內。一真空(參見在圖16左邊的箭頭)可被施加，用以達成或至少促進此複製材料的注入。
因此，該間隔件晶圓係用該複製材料60’來形 成在該光學晶圓OW上。典型地，該複製材料60’仍在此位置處被熱及/或UV輻射硬化。
複製材料60’可和複製材料60相同或不同。在與多情形中，複製材料60’是不透明的材料，而複製材料60將是透明的材料。
移除該複製工具80及真空密封夾透90可獲得所想要的晶圓，其結合了間隔件晶圓和光學晶圓兩者的功能。
換言之，在第一複製步驟中，光學元件52在一凸浮壓印之類的步驟中被產生，然後(在將該等光學元件52硬化之後)在第二複製步驟中，該間隔件晶圓在一模製之類的步驟中被產生在光學晶圓OW上。對於這兩個複製步驟而言，所使用的是同一個複製工具80。當然，稍後通常會實施一分割步驟以獲得單一的光學裝置。光學晶圓OW及間隔件晶圓形成一鄰接的部件，且因為這兩個晶圓的相互固定或附著已經在製造間隔件晶圓SW時被提供，所以無需額外的黏結步驟。
描述於本專利申請案裝的結構(例如，參見圖1、6、7、8、9)可使用描述於上文中的處理來獲得。當然，在上述的處理中使用完全透明的光學晶圓(參見圖7-9中的晶圓OW及圖9中的晶圓OW’)或具有透明的部分及一或多個遮擋部分(參見圖3中的晶圓OW)是可能的。
例示於本專利申請案中的製造方法非常適合以高效率且可允許高品質高產出及大量製造的晶圓尺度來 實施。高光學品質之微型光學裝置，尤其是(用於靜物照相或用於視訊拍攝的)相機可被製造。
一示範性的光電模組包含N≧2個光學結構及N個主動式光學構件，其在多通道光學感測器內或作為多通道光學感測器特別有用，或在多光圈相機內或作為多光圈相機更有用，其中該等N個主動式光學構件的每一者被指派給該等N個光學結構的一者並與之對準。該間隔件的結構部分被側向地設置在相鄰的主動式光學構件和相鄰的被動式光學構件之間。
本案發明人特別揭露下列實施例：
E1. 一種被稱為間隔件晶圓的晶圓，其包含多個被稱為間隔件部分的部分，每一間隔件部分被設置在多個被側向地界定的區域中的一不同的區域內，每一間隔件部分包含：一或多個被稱為疏遠部分(distancing portions)的部分，該間隔件晶圓在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部(extension)的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分(open portions)的分開部分，沒有間隔件晶圓材料存在於該等分開部分中；及一或多個被稱為結構部分(Sb)的部分，間隔件晶圓的材料存在於這些結構部分中且該間隔件晶圓在該等結構部分中具有一垂直延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
E2. 一種如實施例E1之晶圓，其中該等開放部分的每一者係至少部分地被該等疏遠部分的至少一者側向地包 圍。
E3. 一種如實施例E1或E2之晶圓，其中該等開放部分的每一者被一或多個該等結構部分側向地圈圍，或被一或多個該等結構部分及該等疏遠部分的至少一者側向地圈圍。
E4. 一種如實施例E1至E3中任一實施例之晶圓，其中該間隔件晶圓至少是實質的一單一部件，其可完全地或部分地設有一塗層。
E5. 一種如實施例E1至E4中任一實施例之晶圓，其中該間隔件晶圓係實質不透明，但在該等開放部分除外。
E6. 一種如實施例E1至E5中任一實施例之晶圓，其中該間隔件晶圓實質上係用一單一材料製成，其中此材料可以是一複合材料。
E7. 一種如實施例E1至E6中任一實施例之晶圓，其中該間隔件晶圓是用一被硬化的可硬化材料來製造及使用一複製處理來獲得，這兩種中的至少一者。
E8. 一種如實施例E1至E7中任一實施例之晶圓，其中該等被側向地界定的部分的每一者包含至少四個該等開放部分。
E9. 一種如實施例E1至E8中任一實施例之晶圓，其中該間隔件晶圓的材料在一垂直端部描繪(describe)一側向平面，該一或多個結構部分從該間隔件晶圓的該垂直的端部延伸出。
E10. 一種如實施例E1至E9中任一實施例之晶圓在 用於製造一光學裝置的製造處理中的用途。
E11. 一種晶圓堆疊，其包含：一如申請專利範圍第1至9項中任一項的晶圓；一被稱為光學晶圓的晶圓；及一被稱為基材晶圓的晶圓；其中該間隔件晶圓被設置在該光學晶圓和該基材晶圓之間，該晶圓堆疊包含多個被稱為裝置部分的部分，該等裝置部分的每一者係設置在多個被側向地界定的區域的一者中且包含該等多個間隔件部分的一個間隔件部分。
E12. 一種如實施例E11之晶圓堆疊，其中該等裝置部分的每一者包含至少兩個被包含在該光學晶圓內的被動式光學構件。
E13. 一種如實施例E12之晶圓堆疊，其中該至少兩個被動式光學構件並不形成一個單一部件。
E14. 一種如實施例E12或E13之晶圓堆疊，其中該至少兩個被動式光學構件包含至少一個鏡片或鏡片元件。
E15. 一種如實施例E12至E14中任一實施例之晶圓堆疊，其中在該等多個裝置部分的每一者中，該至少兩個被動式光學構件的每一者係用一被硬化的可硬化材料來製造及使用一複製處理來獲得，這兩種中的至少一者。
E16. 一種如實施例E12至E15中任一實施例之晶圓堆疊，其中在該等多個裝置部分的每一者中，該至少兩個被動式光學構件的至少兩者延伸至該至少兩個被包含在該各自的裝置部分內的開放部分的各自的開放部分內。
E17. 一種如實施例E12至E16中任一實施例之晶圓堆疊，其中在該等裝置部分的每一者中，該至少兩個被動式光學構件的每一者沿著一被稱為垂直鏡片範圍的範圍垂直地延伸，及在該晶圓堆疊中，該等結構部分的至少一者延伸至該垂直鏡片範圍內。
E18. 一種如實施例E11至E17中任一實施例之晶圓堆疊，其中該等裝置部分的每一者包含至少兩個包含在該基材晶圓內的主動式光學構件。
E19. 一種如實施例E18之晶圓堆疊，其中該至少兩個主動式光學構件的每一者包含至少一影像感測器。
E20. 一種如實施例E18或E19之晶圓堆疊，該晶圓堆疊在該等裝置部分的每一者中包含一多光圈相機或運算式相機或用於此相機的模組。
E21. 一種光學裝置，其包含一第一構件及一第二構件，及一被設置在該第一及第二構件之間且被稱為間隔件的第三構件，該間隔件包含：一或多個被稱為疏遠部分的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等開放部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件的材料存在於這些結構部分中且該間隔件在該等結構部分中具有一垂直的延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
E22. 一種如實施例E21之光學裝置，其中該等開放部分的每一者係側向地設置在該等疏遠部分的至少一者內。
E23. 一種如實施例E21或E22之光學裝置，其中該間隔件至少是實質的一單一部件，其可完全地或部分地設有一塗層。
E24. 一種如實施例E21至E23中任一實施例之光學裝置，其中該間隔件係實質不透明，但在該等開放部分除外。
E25. 一種如實施例E21至E24中任一實施例之光學裝置，其中該第一、第二及第三構件的垂直輪廓(vertical silhouette)的外邊界，每一者都描繪同一個實質的矩形形狀。
E26. 一種如實施例E21至E25中任一實施例之光學裝置，其中該第一構件包含至少兩個被動式光學構件，更具體地，其中該至少兩個被動式光學構件的每一者包含至少一鏡片或鏡片元件。
E27. 一種如實施例E21至E26中任一實施例之光學裝置，其中該第二構件包含至少兩個主動式光學構件，尤其是至少兩個影像感測器。
E28. 一種如實施例E21至E27中任一實施例之光學裝置，其中該光學裝置是運算式相機或用於運算式相機的模組，或該光學裝置包含運算式相機或用於運算式相機的模組。
E29. 一種用於製造一或多個光學裝置的方法，每一光學裝置包含一第一構件及一第二構件及一被設置在該第一及第二構件之間且被稱為間隔件的第三構件，該方法包含的步驟有：a)提供該間隔件；該間隔件包含：一或多個被稱為疏遠部分的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等開放部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件的材料存在於這些結構部分中且該間隔件在該等結構部分中具有一垂直的延伸部，其小於該最大的垂直延伸部。
E30. 一種如實施例E29之方法，其包含：a1)使用一複製步驟，尤其是浮凸壓印步驟或模製步驟，來製造該間隔件，的步驟。
E31. 一種如實施例E29或E30之方法，其包含：b)提供一被稱為間隔件晶圓的晶圓，的步驟；該間隔件晶圓包含多個該間隔件，更具體地，其中包含在該間隔件晶圓內的該等間隔件係彼此鄰接地被安排。
E32. 一種如實施例E31之方法，其包含下列步驟：c)提供一被稱為光學晶圓的晶圓，更具體地，其中該等光學晶圓包含多個被動式光學構件；d)提供一被稱為基材晶圓的晶圓，更具體地，其中該 基材晶圓包含多個主動式光學構件；e)形成一晶圓堆疊，在該晶圓堆疊中，該間隔件晶圓被設置在該光學晶圓和該基材晶圓之間。
E33. 一種如實施例E32之晶圓方法，其中該光學晶圓包含多個被動式光學構件，且該方法包含：c1)使用複製處理，尤其是浮凸壓印，來製造該等多個光學元件，的步驟。
E34. 一種如實施例E32或E33之晶圓方法，其包含：f)將該晶圓堆疊分割成多個該光學裝置的步驟。
1‧‧‧光學模組
10‧‧‧裝置
9‧‧‧印刷電路板(PCB)
8‧‧‧控制單元
P‧‧‧基材
S‧‧‧分隔件
O‧‧‧光學構件
20‧‧‧主動式光學構件
7‧‧‧焊錫球
5‧‧‧鏡片元件
Sd‧‧‧疏遠部分
75‧‧‧覆蓋玻璃
70‧‧‧外殼
S’‧‧‧間隔件
5a‧‧‧主要部分
5b‧‧‧周圍部分

Claims (17)

  1. 一種製造一或多個光學裝置的方法，每一光學裝置包含一第一構件及一第二構件，及一被設置在該第一及第二構件之間且被稱為間隔件的第三構件，該等間隔件的每一者包含：一或多個被稱為疏遠部分的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等開放部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件的材料存在於這些結構部分中且該間隔件在該等結構部分中具有一垂直的延伸部，其小於該最大的垂直延伸部，該方法包含：b')製造一被稱為間隔件晶圓的晶圓，該間隔件晶圓包含多個該間隔件；其中該步驟b')包含b1)提供一複製工具，其具有間隔件複製區段；b2)提供一不同於該間隔件晶圓的另一晶圓；b3)讓該複製工具和該另一晶圓的第一表面接觸；b4)在該另一晶圓保持和該複製工具接觸的同時，讓一真空密封夾頭和該另一晶圓的第二表面接觸；b5)將一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料經由該真空密封夾頭的一入口注入，用以實質地填滿該等間隔件複製區段。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該間隔件晶圓在步驟b'中被固定至該另一晶圓。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該真空密封夾頭在步驟b5)期間與該複製工具相接觸。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其在步驟b5)之後包含：b6)將該被注入之液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料硬化。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其在步驟b6)之後包含：b7)將其上帶有該被硬化之被注入的液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料的該另一晶圓從該複製工具和該真空密封夾頭釋放出來。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該另一晶圓是一包含多個主動式光學構件的基材晶圓。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該另一晶圓是一包含多個被動式光學構件的光學晶圓。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其包含：c1)用一複製處理來製造該等多個光學元件。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該間隔件晶圓和該另一晶圓係沿著一垂直軸線被堆疊，及其中該等間隔件的每一者係位在沿著一和該垂直軸線正交的側向軸線被側向地界定的多個第一區域中的不同的第一區域中。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該間隔件晶 圓和該另一晶圓係沿著一垂直軸線被堆疊，及其中該等開放部分係沿著一和該垂直軸線正交的側向軸線被設置。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一構件包含至少兩個被動式光學構件，該至少兩個被動式光學構件的每一者沿著一被稱為垂直鏡片範圍的範圍垂直地延伸，及該等結構部分的至少一者延伸至該垂直鏡片範圍內。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其包含形成一晶圓堆疊，該晶圓堆疊包含該間隔件晶圓、一被稱為光學晶圓的晶圓、及一被稱為基材晶圓的晶圓，其中該間隔件晶圓和該光學晶圓以及該基材晶圓係沿著一垂直軸線被堆疊，且該間隔件晶圓被配置在該光學晶圓及該基材晶圓之間，其中該晶圓堆疊包含多個被稱為裝置部分的部分，該等裝置部分的每一者被設置在多個被側向地界定的第二區域的一者中，該等被側向地界定的第二區域沒有彼此重疊且沿著一和該垂直軸線正交的側向軸線被設置。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其包含形成一晶圓堆疊，該晶圓堆疊包含該間隔件晶圓、一被稱為光學晶圓的晶圓、及一被稱為基材晶圓的晶圓，該間隔件晶圓被配置在該光學晶圓及該基材晶圓之間，該方法進一步包含：f)將該晶圓堆疊分割成多個光學裝置。
  14. 一種製造多個光學裝置的方法，每一光學裝置包含： 一第一構件，其包含一複製的光學元件；一第二構件；及一被稱為間隔件的第三構件，其被配置在該第一構件和該第二構件之間；該等間隔件的每一者包含：一或多個被稱為疏遠部分的部分，該間隔件在這些部分中具有一被稱為最大的垂直延伸部的垂直延伸部；至少兩個被稱為開放部分的分開部分，沒有間隔件材料存在於該等開放部分中；及一或多個被稱為結構部分的部分，間隔件的材料存在於這些結構部分中且該間隔件在該等結構部分中具有一垂直的延伸部，其小於該最大的垂直延伸部；該方法包含使用複製來製造一包含多個該第一構件以及多個該間隔件的晶圓，使用複製的該製造方法包含：g1)提供一複製工具，其具有光學元件複製區段及間隔件複製區段；g2)提供一第一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料於該複製工具的該等光學元件複製區段上；g3)將一被稱為基礎晶圓的晶圓和該複製工具接觸，使得該第一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料被壓擠於該基礎晶圓的一第一表面和該等光學複製區段之間；g4)將該第一液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料硬化，用以將被複製的光學元件形成在該基礎晶圓的該第一表面上； g5)在該基礎晶圓保持著和該複製工具接觸的同時，將一真空密封夾頭和該基礎晶圓的一第二表面接觸；g6)將一第二液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料經由該真空密封夾頭的一入口注入，用以實質地填滿該等間隔件複製區段；g7)將該第二液狀黏滯性的材料或可塑性變形的材料硬化。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該第一材料是透明材料及該第二材料是不透明材料。
  16. 一種用來將間隔件晶圓製造於光學晶圓上的方法，該光學晶圓包含多個被動式光學元件，該方法包含使用同一個複製工具來製造該間隔件晶圓和該等多個被動式光學晶圓，其中該等多個被動式光學元件是由透明材料組成及該間隔件晶圓是由不透明材料組成。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該複製工具具有光學元件複製區段及間隔件複製區段。
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