[发明专利]镀膜的金刚石切削的复制母盘和相关联的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月29日提交的、申请号为61/897,163的美国临时专利申请和2014年10月14日提交的、申请号为14/513,705的美国临时专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于制备晶片级透镜阵列的镀膜的、金刚石切削的复制母盘及其形成方法。

背景技术

硅晶片可被加工为包括多个光学传感器。将晶片切割为独立传感器之前，包含多个光学部件(例如透镜)的一个或多个另外的层可与晶片组合(堆叠)以形成多个组合传感器/光学部件。每个层上的多个光学部件使用金属复制母盘来制备，金属复制母盘被制备且用于在与硅晶片上形成的光学传感器对应的层中产生需要的多个光学部件。金属母盘典型地通过使用微磨金刚石切削在镍磷合金(NiP)基片中加工出光学体来制备。使用NiP是因为其耐用、稳定且耐化学物质，这使其很适于塑料控制过程的使用过程中的随后清洁。

然而，NiP的高硬度水平导致产生金属母盘过程中的很大的工具磨损，结果是因为制造出更多透镜体而改变了光学体形状。由于单个金属母盘上有数千种透镜体，光学体形状的这种改变是很不需要的。有时，金刚石工具磨损的程度使得新工具(或很多工具)用于制造金属母盘中的所有存在光学体。然而，使用多个工具制造单个金属母盘在金属母盘中产生透镜体位置(配准)的误差和透镜体深度(与最大透镜厚度对应)的误差，结果是使用金属母盘制备的产品的产量更低。

加工成复制母盘的光学体的形状部分取决于被设计用于复制的光学部件。在多个透镜由包括金属母盘的工艺制备的情况下，金属母盘包括各自对应的多个透镜体。

发明内容

根据一个方面，提供了一种用于形成镀膜的、金刚石切削的复制母盘的方法。该方法包括使用单个金刚石切割工具在低硬度金刚石可切削片中形成型面的步骤。型面包括多个光学体，所有光学体通过单个金刚石切割工具形成。该方法还包括：在形成多个光学体的步骤之后，将型面用抗氧化涂层涂覆。

根据另一方面，提供了一种用于制备晶片级透镜阵列的低硬度金刚石可切削的、镀膜的、金刚石切削复制母盘。复制母盘包括低硬度金刚石可切削片、形成在低硬度金刚石可切削片中的型面、和形成在型面上用于保护型面的抗氧化涂层。型面包括多个光学体，所有光学体被单个金刚石切割工具切割至内部。

附图说明

图1示出了一个实施例中的、用于制备晶片级透镜阵列的、其上具有低硬度金刚石可切削层的一种示例性金属母盘。

图2示出了一个实施例中的、用于产生制备晶片级透镜阵列的金属母盘的一种示例性金属母盘形成方法。

图3示出了使用前面已经产生了约七百个类似光学体的金刚石切割工具在现有技术的NiP金属母盘内产生的光学体的一个图像。

图4示出了在层中切割了约四千六百个类似光学体之后用金刚石切割工具在图1的低硬度金刚石可切削层内切割的光学体的一个示例性图像。

图5示出了由图1的金属母盘的第一切割光学体产生的第一透镜的示例性测量。

图6示出了由图1的金属母盘的最后一个切割光学体产生的第二透镜的示例性测量。

图7示出了说明使用现有技术的NiP金属母盘产生的透镜的最佳配准的图形。

图8示出了说明使用图1的金属母盘产生的透镜的最佳配准的一个示例性图形。

图9为示出了切割成现有技术NiP金属母盘的多个光学体的光学体深度的变化的柱状图。

图10示出了说明切割成图1的金属母盘的多个光学体中光学体深度的变化的一个示例性柱状图。

图11为示出了现有技术的NiP母盘中的光学体的残留误差作为沿着光学体的直径的径向位置的函数的图表。

图12为示出了示例性金属母盘中的光学体的残留误差作为沿着光学体的直径的径向位置的函数的图表。

具体实施方式

图1示出了一种示例性的用于制备晶片级透镜阵列的镀膜的、金刚石切削的复制母盘100。镀膜的、金刚石切削的复制母盘100包括低硬度金刚石可切削片104。低硬度金刚石可切削片为具有低硬度金刚石可切削材料形成的至少一个表面的片。在镀膜的、金刚石切削的复制母盘100的一个实施例中，低硬度金刚石可切削片104通过用低硬度金刚石可切削材料的层涂覆基片102形成。镀膜的、金刚石切削的复制母盘100的一个不同实施例中，不包括基片102，使得低硬度金刚石可切削片104为全部由低硬度金刚石可切削材料形成的、独立片或独立板。