專利名稱：制造光學元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于借助于包括壓印步驟的復制過程優(yōu)選地在晶片規(guī)模制造例如折射光 學透鏡或衍射微光學透鏡的多個光學元件的領域。更具體而言，其涉及復制多個光學元件 的方法。
背景技術：
復制的光學元件包括用于以任何預定義方式影響光學射束的透明衍射和/或折 射光學元件，諸如透鏡的折射元件，可能至少部分地反射的元件等。當通過復制來制造光學元件時，常常存在包括襯底的基本結構——復制工具，復 制材料被設置為與襯底和/或復制工具接觸。該復制工具包括作為要復制的(多個)元件 的表面結構的負版(negative)的復制結構。在復制工藝的過程中，對復制材料進行硬化， 然后去除復制工具，復制材料保持與襯底接觸。特別有趣的是晶片規(guī)模制造工藝，其中，在例如盤狀(“晶片”)結構的大規(guī)模制造 光學元件陣列，該盤狀結構在復制之后被分離(“切割”)成單個元件，或者堆疊在其它類似 晶片的元件上并在堆疊之后被分離成單個元件，如在例如WO 2005/083789中所述。‘晶片 規(guī)?！傅氖桥c半導體晶片相當的尺寸的盤狀或板狀襯底的尺寸，諸如具有在2in與12in 之間的直徑的圓盤。在以下正文中，有時將襯底稱為“晶片”。不應將其解釋為在襯底的尺寸或形狀方 面是限制性的，相反，該術語表示適合于在復制過程之后的某一階段被切割成多個組件的 光學元件陣列的任何襯底。由復制過程制造的光學元件常常包括在晶片的兩側的復制結構，這兩側一起例如 組成具有兩個表面的透鏡。此類透鏡可以具有兩個凹面、兩個凸面、凹面和凸面、在至少一 個表面上的混合凸出/凹入結構、在至少一個表面上的衍射結構等。在許多光學系統(tǒng)中，軌道長度(穿過透鏡的光的路徑)是透鏡設計的關鍵參數。然 而，晶片規(guī)模的兩側的透鏡制造具有某些限制-襯底厚度需要具有最小厚度以便提供要求的機械穩(wěn)定性，通常為400μ或更大；-出于成本原因，常常將襯底選擇為具有標準厚度的現成項目?？捎脴藴屎穸鹊姆?圍受到約束，并且此約束導致光學設計上的限制。在圖13中描繪了根據現有技術的凸凹透鏡的示例。該透鏡由在例如玻璃板的透 明襯底1的兩側的兩個復制(部分)元件101、102構成。沿襯底表面的法線方向Z的厚度 dz是重要的設計參數，并且設計師希望能夠改變該參數。根據所描繪的現有技術解決方案， 這是不可能的
發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種用于在沒有關于現有技術方法的設計約束的情況下復 制多個光學元件(即，晶片規(guī)模復制)的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種復制將由襯底承載的至少一個光學元件的方法，其中，襯底的物理性質對光學元件的光學形狀的影響 降低。根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種復制多個光學元件的方法，該方法包括步驟-提供具有兩個大側面的襯底和由襯底的兩個大側面上的相應位置處的通孔或成 對盲孔限定的多個預定義復制點；-通過復制將復制結構添加到襯底，該復制結構粘附于襯底并在所述復制點處包 括分別在所述通孔或在所述成對盲孔中的復制材料及第一復制表面和第二復制表面，第一 和第二復制表面面向相對側。本發(fā)明的特征在于一個重要的優(yōu)點，即不存在關于光學元件的設計的厚度約束， 除其本身必須是機械穩(wěn)定的這一要求之外(這不是嚴格的約束，因為透鏡、尤其是其可能 薄的部分具有非常小的橫向尺度)。另外，在通孔的情況下，襯底不需要具有光學性質，因為 沒有光通過襯底。襯底在材料和表面質量方面(劃痕等)變得不重要并且因此比現有技術 襯底便宜得多。并且，在不同的晶片規(guī)模組件或不同光學元件的堆疊中，可以節(jié)省空間并可 以潛在地減少組件的數目，因為可以將襯底直接相互上下堆疊，或者可以使用具有減小的 厚度的隔離物。如果復制點包括由通孔限制的點，則根據第一選項通過復制來添加復制結構的步 驟可以包括子步驟-彼此相對地移動包括第一復制部的第一復制工具和襯底的第一大側面，直至第 一復制工具與襯底處于預定義的位置關系，并且復制材料在所述孔中且與第一復制部接 觸；-對復制材料進行硬化以提供粘附于襯底的硬化復制材料；-彼此相對地移動包括第二復制部的第二復制工具和襯底的第二大側面，直至第 二復制工具與襯底處于預定義的位置關系，并且另外的復制材料與所述第二復制部和所述 硬化復制材料接觸；以及-對所述另外的復制材料進行硬化。不必在所有維度上準確地預定義“預定義位置關系”。相反，優(yōu)選地，精確地定義ζ 位置(沿著垂直于大表面的方向的位置)，而χ-y位置可以可選地僅定義至復制部處于復制 點內的位置的程度。然而，優(yōu)選地更準確地定義第一和第二工具、或由其復制的結構的相對 χ-y位置，并且例如具有幾μm或更好地精確度。根據第二選項，通過復制來添加復制結構的步驟可以包括子步驟-分別朝著第一大側面和第二大側面移動包括第一復制部的第一復制工具和包括 第二復制部的第二復制工具，直至第一復制工具、第二復制工具、和襯底處于預定義位置關 系，并且復制材料在所述孔中且與第一復制部和第二復制部接觸；以及-對復制材料進行硬化以提供粘附于襯底的硬化復制材料。在由在襯底的相對大側面上的盲孔來定義復制點的情況下(即，不存在通孔)，還 可以在一個步驟或兩個步驟中進行復制。然而，與到通孔中的上述復制方法相反，在單步復 制的情況下還必須在兩個單獨的部分中提供復制材料，一個用于第一盲孔且另一個用于第 二盲孔。優(yōu)選地，在所有實施例中，在包括并行工藝步驟的過程中，在晶片規(guī)模制造多個光學元件。在此，襯底包括多個復制點，并且工具包括多個復制部。在下文中，有時將通孔或盲孔稱為“孔”，對“孔”的任何參考適用于本發(fā)明的“通 孔”實施例和“盲孔”實施例兩者。在本發(fā)明的任何一個所述實施例中，可以將復制工具選擇為包括以下各項中的至 少一個-接觸隔離部分，其至少部分地圍繞或完全圍繞(多個)復制部并適合于在復制期 間靠在襯底表面上，以便其在復制部周圍形成用于防止復制材料超過隔離部分的橫向(徑 向)流動的密封；以及-一個或多個止流器，其由(多個)復制部的邊緣外圍形成并適合于約束由于表面 能效應而引起的復制材料的橫向流動。在任一種情況下，與在單獨復制點處、因此在每復制點至少一個復制材料部分中 分配復制材料相結合地使用包括(多個)接觸隔離部分和/或止流器的此類復制工具，其 中，不同點的復制材料部分在整個過程期間保持分離。根據應用，其特征可以在于與其中在 襯底的大表面上分配復制材料的方法相比顯著的優(yōu)點。并且，同樣在如果襯底和復制工具 的相對ζ位置被在外圍固定、則復制工具(和/或襯底)在尺度上的剛性不足以精確地限 定所述厚度的情況下，其允許幫助接觸隔離物限定最終復制元件的ζ維度。接觸隔離部分優(yōu)選地是與限定(多個)復制部的復制表面相同的材料，因此與復 制部鄰接并與其一起制造。根據上述內容，除在復制期間提供機械穩(wěn)定性并限定ζ維度之外，接觸隔離部分 還具有形成防止橫向流動的密封的功能。這對于在由通孔來限定復制點的情況而言尤其是 優(yōu)選的且在該情況下是有利的。然后，優(yōu)選地，使第一復制品從第一側面與襯底接觸，并從 第二相對側面向盲孔中分配復制材料(或其第一部分)，這是復制工具?？吭谝r底上并且 接觸隔離物在通孔的第一側邊邊緣周圍形成密封的結果。相反，第二復制工具則優(yōu)選地包含在不同的徑向位置處的多個止流器，因此不需 要如ζ維度一樣精確地限定復制材料的量。如果不是有通孔而是由在相對側的成對盲孔來 限定復制側面，則這同樣適用于(兩個)復制工具。然而，同樣，具有止流器的復制工具可 以_并將優(yōu)選地_具有接觸隔離部分，該接觸隔離部分在止流器的更遠的外面。在任何一個上述實施例中，對于復制元件的機械穩(wěn)定性及其到襯底的粘附而言， 可以生成復制基層作為復制光學元件結構的一部分，該基層從孔的邊緣向外延伸并從而覆 蓋襯底的大側面的一部分。為此，將復制結構添加于襯底的步驟包括添加具有所述基層的復制結構。為此，可以為第一復制工具或第二復制工具或_優(yōu)選地_第一和第二復制工具兩 者提供在(多個)復制部外圍并例如將其圍繞的(一個或多個)基層復制部。該(多個) 基層復制部限定基層?？梢杂蓮椭乒ぞ邅硐薅ɑ鶎拥臋M向延伸，或者復制工具可以包括提 供多個可能的橫向基層延伸界限的多個止流部分，或者可以用工具來使基層延伸保持開放 并因此僅僅由設置的復制材料的量來限定。本發(fā)明還涉及例如用所述方法制造的光學元件的晶片規(guī)模組件，該組件包括具有 多個復制點的襯底，每個復制點由在襯底的兩個大側面上的相應位置處的通孔或盲孔來限 定，所述復制結構粘附于所述襯底并在所述復制點處包括分別在所述通孔中或在所述兩個盲孔中的至少部分透明的復制材料及第一復制表面和第二復制表面，第一和第二復制表面 面向相對側。此外，本發(fā)明還涉及例如由上述方法制造和/或通過將晶片規(guī)模組件切割成單獨 光學元件制造的光學元件，該光學元件包括具有由在襯底部分的兩個大側面上的相應位置 處的通孔或盲孔限定的復制點的襯底部分，所述復制結構粘附于所述襯底部分并在所述復 制點處包括分別在所述通孔中或在所述兩個盲孔中的至少部分透明的復制材料及第一復 制表面和第二復制表面，第一和第二復制表面面向相對側。縱貫本文，有時將維度、方向和取向稱為同樣在某些以下圖中示出的笛卡爾坐標 系。在此，由復制工具和襯底的大的整個扁平側面來限定χ-y平面。ζ方向是與之垂直的方 向。在本說明書和所有圖中，自始至終使用坐標系的此定義。例如，復制結構的ζ維度始終 表示與襯底的大表面垂直地測量的復制結構的厚度。術語“橫向”和“徑向”指的是χ-y平 面中的方向(并且可以指的是光學元件軸或光學元件中心線)，而“厚度”指的是沿ζ方向 的延伸。襯底的“側面”或“大側面”指的是通常構成其表面的主要部分的襯底的基本上平 行的表面部分(對于盤狀襯底而言是頂面和底面，對于矩形襯底而言是最大表面等等)。由根據本發(fā)明的方法制造的光學元件優(yōu)選地是透鏡，其中，將“透鏡”解釋為具有 兩個表面(不是平行平面)的透明對象，光(其包括諸如IR及可能的UE光的不可見電磁 輻射)從其中通過且方向根據入射角而受到影響。在這種意義上講，透鏡可以是具有軸對 稱性的典型透鏡(對稱軸對應于坐標系的ζ軸)以及偏離此類軸對稱的其它透鏡。


在下文中將參照附圖來更詳細地描述本發(fā)明的原理及其實施例。在圖中，相同的 參考標號表示相同或類似元件。圖全部是示意性的且不按比例。其示出
圖1 圖2 圖3' 圖7a 圖8 圖9a 圖IOa 圖 11、12 圖13
襯底的視圖； 襯底的橫截面；
依照本發(fā)明的方法制造的透鏡的不同實施例的橫截面； 7f 根據本發(fā)明的方法的實施例中的方法步驟；
圖7a 7f的方法的步驟的變體； 9c 根據本發(fā)明的方法的另一實施例；
^ IOd根據本發(fā)明的方法的實施例中的方法步驟，其中襯底包含盲孔； 根據本發(fā)明的方法的實施例的流程圖；以及 根據現有技術的透鏡。
具體實施例方式圖1中示意性地描繪的襯底1基本上是扁平的，具有由襯底中的孔2限定的多個 復制點。優(yōu)選地，襯底是晶片規(guī)模的。大表面上的孔的布置可以是規(guī)則圖案以易于諸如切割 (在復制之后并可能在諸如與其它晶片規(guī)模元件堆疊的其它方法步驟之后將光學組件分成 單獨元件)的后續(xù)工藝步驟。用于本發(fā)明的不同實施例的襯底可以是透明的。其可以由玻璃或有機或無機塑料材料或提供充分地維度剛性的任何適當透明材料制成。根據替換方案，襯底可以是不透明的。特別地，如果由通孔來限定復制點，則襯底 在所制造的光學元件是透鏡的情況下甚至可以是不透明的。不透明襯底可以是上述材料中 的任何一種，具有添加染料和/或涂層或使其不透明的其它混合物，或者其可以是類似于 半導體材料(襯底可以是例如廢硅晶片)、金屬、不透明金屬氧化物、陶瓷等固有地不透明 的材料。更一般而言，其可以由提供充分的維度剛性的任何材料制成?？?通孔或盲孔)可以具有圓形橫截面，如所描繪的，但是其還可以具有其它形 狀，包括橢圓形、矩形(例如具有圓角)等。該形狀優(yōu)選地是明確限定的，但是情況不一定 如此。在盲孔的情況下，孔的深度也優(yōu)選地是明確限定的。圖2示出具有通孔2的襯底1的示意性橫截面。還示出了襯底的第一(大)側面 1.1、和襯底第二(大)側面，其中，在圖2所示的取向上，第一側面對應于上側且第二側面 對應于下側。在以下說明中，復制的光學元件的術語“第一側表面”或“上”表面和“第二側 表面”或“下表面”分別表示在最終產品中與襯底的上表面和下表面物理相鄰并且基本上沿 著與后者相同的方向相對的表面。不應以任何方式將該術語解釋為指的是表面的形狀。在圖1和2中，還示出坐標系。其對應于以上定義，并且適合于以下各圖。在以下各圖中，示出了光學元件(透鏡)的變體和制造至少一個光學元件的方法 的變體。各圖僅示出一個透鏡(的制造)，然而，所有所示實施例的優(yōu)選變體是晶片規(guī)模的 制造，其中，襯底包括多個復制點，并且復制工具包括多個相應復制部。因此，意圖認為以下 各圖中的襯底和工具的圖示僅示出襯底/工具的一部分，僅僅對于所述多個復制點中的每 一個重復所示結構。作為示例，圖3 5示出可以用根據本發(fā)明的方法制造的透鏡11的原理，即雙凸 面透鏡(圖3)、凹凸透鏡(圖4)、和雙凹面透鏡(圖5)。所示光學元件是具有軸對稱性的折射透鏡。在透鏡光軸周圍的中央部分21中，第 一和第二表面依照期望的光學功能形成折射表面。如可從圖中清楚的那樣，由于本發(fā)明的 構思，不存在光學元件厚度約束。特別地，中央部分可以包括幾乎任意薄的部分，因此可以 有非常薄的透鏡。在所示的實施例中，出于機械穩(wěn)定性的原因，將外圍部分22選擇為沿著孔的整個 圓周表面2.1延伸。然而，在由硬化復制材料到襯底材料(在孔的圓周表面處)的粘附提 供的機械穩(wěn)定性不足以保持光學元件的情況下，可以在隔離孔2的邊緣處提供基層23。如 下文將更詳細地解釋的那樣，基層23提供適合于在不能足夠的精確地限定復制材料量的 情況下在復制過程期間用作溢流通道的附加優(yōu)點。如例如在圖4中很好地示出的，根據透鏡設計，與現有技術解決方案(圖13)相比 的厚度參數dz可以遠遠小于或近似等于現有技術量值，由于本發(fā)明的方法，所述厚度是幾 乎可自由選擇的設計參數。在圖5中描繪了本發(fā)明的實施例的另一特征和優(yōu)點。光學元件常常包括諸如光圈 或遮光罩(baffle)的組成部分。在圖5中描繪了光圈24;然而，在本發(fā)明的其它實施例中， 還可以提供相符的(according)光圈。對于本發(fā)明的任何一個實施例，還可以以相似的方 法提供其它屏蔽結構，例如，在襯底1的兩側面上包括兩個類似于光圈的層的遮光罩?？梢詫⒐馊?4(或一層遮光罩)提供為基本上覆蓋整個上表面1. 1的層。因此，對于光圈層而言不需要尖端的對準過程。實際上，具有作為扁平結構的光圈的襯底的制造 可以幾乎完全脫離復制過程。另一優(yōu)點是光圈層與透鏡表面關于ζ位置處于更好的位置關系(其不是如在現有 技術方法中一樣直接在復制材料部分的下面)。如果襯底1(隔離晶片)是吸收光的，則不需要光圈或遮光罩。當然，根據本發(fā)明的方法不限于所示實施例，而是可以用于任何種類的至少透明 的光學元件。變體包括但不限于-除形成折射透鏡的曲面之外或作為其替換，微光學折射和/或衍射結構；-一個或兩個側面上的組合凸/凹結構；_不對稱布置；-沒有任何基層23、僅僅具有一個基層、和/或具有不圍繞整個外圍(但例如僅在 限定的圓周位置處包括棒狀突出體)的至少一個基層的布置；-除圓形形狀之外的孔；外邊緣甚至不需要是明確限定的；-如圖6所示，在相應橫向位置處，不是通孔但在襯底的每個側面中包括盲孔的 孔；在此，至少在仍留在孔之間的橋部分1. 3的位置處的襯底是透明的；-以上各項的組合。技術人員應認識到在復制工具的適當修改的情況下，下述方法將同樣適合于所有 變體。僅圖6的實施例及其變體需要關于復制期間的方法步驟序列的略微不同的方法；這 在下文中明確地進行了說明。在下圖中，示出了制造至少一個光學元件的方法的變體。優(yōu)選地在晶片規(guī)模執(zhí)行 所有這些變體。所示分配步驟(其中，對每個復制點單獨地分配復制材料)在晶片規(guī)模將 優(yōu)選地是串行過程，其中，在工具/襯底的表面上引導(多個)分配單元，并在期望位置處 分配液滴，與噴墨式打印機類似。關于多個部分的應用及其優(yōu)點，讀者參考通過引用結合到 本文中的W02007/107027。作為替換，分配步驟可以是并行步驟，并且可以例如包括將大規(guī) 模工具浸入具有復制材料液滴的容器中，復制材料液滴隨后粘附于工具的一部分。作為并 行分配步驟的另一示例，可以在整個襯底和/或工具的一大部分上的較大面積上分配復制 材料。優(yōu)選地在晶片規(guī)模并行地執(zhí)行所有其它步驟，包括硬化步驟。
0079]通常，襯底上的復制點的數目將等于復制工具上的復制部的數目，然而，可以設想 特殊情況，例如不是所有的復制點都被使用，因此不是對于所有復制點而言，在工具中都存 在相應的復制部。并且，可能存在這樣的情況，其中，除用于預定義復制點的復制部之外，工 具還包括用于襯底的扁平、非預先構造部分的復制部。在下文中未加入這些特殊情況。圖7a至7f示出根據本發(fā)明的方法的第一實施例的方法步驟，該方法適合于具有 通孔2的襯底。在第一步驟(圖7a)中，第一復制工具31位于相對于襯底1而言明確限定 的位置。復制工具31-這適合于所有實施例-可以包括剛性背面板34和較軟材料部分35。 較軟材料部分形成復制部36和潛在隔離部分。在所示的實施例中-這是所有實施例的優(yōu)選特征-工具31包括可操作用于在 復制期間?？吭谝r底1上的接觸隔離部分38，在接觸隔離部分與襯底之間沒有材料。接觸隔離位置可以是鄰接的，或者可以包括在周界周圍或分布在外圍的一大部分上和/或 在復制表面的內部的多個離散部分。根據優(yōu)選實施例，如通過應用結合到本文中的WO 2004/068198和W02007/107026所講授的那樣，將接觸隔離部分和浮置隔離部分(如果有的 話)布置并配置為使得如果工具位于襯底上，則由隔離部分來限定厚度(ζ維度，即垂直于 襯底和工具平面的維度)。較軟材料部分35可以由具有比較低的剛性的材料制成，以便材料可小規(guī)模地變 形以使其形狀適應于其?？康膶ο蟮谋砻娼Y構，諸如亞微米規(guī)模表面粗糙度。所述材料另 外可以具有比較低的表面能以使得此類適應性在能量方面有吸引力。至此，凸出的接觸隔 離部分38粘附于襯底并因此可以形成用于防止復制材料的橫向流動的密封并有效地形成 橫向止流。此類材料的優(yōu)選實施例是聚二甲硅氧烷PDMS。此材料也很適合于復制工具形成 過程，如通過引用結合到本文的WO 2004/068198所述，其參照圖14 16。如下文進一步提及的那樣，作為形成橫向止流部分的接觸隔離物38的替代或除 此之外，可以使用其它止流裝置來橫向地約束復制材料的流動，包括選擇具有促使復制材 料避免類似于薄間隙(例如由于具有高表面張力的復制材料)的適當表面性質的材料，并 包括由邊緣等形成的止流部分。圖7a還示出用于分配復制材料51的單獨第一部分的分配工具41。復制材料可以 是能夠被硬化且在硬化之后至少部分地透明以形成光學元件的任何適當材料。并且，可以 使用不同復制材料的混合物和/或部分。一類適當材料是UV可固化環(huán)氧樹脂。在所示結構中，將接觸隔離部分38選擇為圍繞復制部和外圍基層復制部37并橫 向地約束復制材料朝著所有方向的流動(圖7b)。圖7b所示的方法步驟包括用能量照射復制材料。在圖7b中，示出了相符的能源 42，諸如UV燈。雖然在圖7b中，將UV燈視為在襯底的另一側作為第一復制工具，但情況不必如 此。相反，針對對于所選能量輻射(諸如UV光)透明的復制工具而言，還可以通過該工具 來執(zhí)行照明。硬化步驟可以包括不同的子步驟，諸如照射復制材料的子步驟和等待直至復制材 料已達到其最終一致性的另一子步驟。在某些情況下，硬化過程的第二或稍后的子步驟可 以在去除第一復制工具之后發(fā)生。在復制材料的第一部分51已被硬化之后，去除第一復制工具，并分配復制材料 的另外的第二部分52。其后，彼此相反地移動第二復制工具和襯底1，直至第二復制工具 32和襯底處于明確限定的位置關系。在所示實施例中，第二復制工具32還包括停靠在襯 底1表面上以限定位置關系的接觸隔離物上。在復制部36與接觸隔離部分之間的區(qū)域 中，復制工具還可以包括復制部周圍的流約束特征39，例如，如通過引用結合到本文中的 W02007/107025所述。這些流約束特征在難以精確地限定復制材料量且毛細管力否則將趨 向于將復制材料朝著外圍和接觸隔離部分38吸離中央區(qū)域的情況下是有利的。圖7e描繪了其中第二復制材料部分52被硬化的結構。圖7e示出了硬化之后的 透鏡11。至少如果第一和第二復制材料部分是相同的材料，則復制材料的第一和第二部分 之間的邊界不再可見。雖然圖7c示出將第二復制材料部分52分配到孔2中(或第一復制材料部分51的硬化之后仍留下的部分)，另外或作為替換，如圖8所示，還可以在第二復制工具32上分 配用于第二部分的復制材料。尤其是對于凸透鏡或具有凸面部分的透鏡而言，在工具中進 行分配(僅或除在襯底上分配之外)已證明提供質量方面的有利結果。參照圖9a至9c，描述了通過復制在具有作為復制點的通孔2的襯底中制造至少一 個光學元件的替換實施例。此替換實施例的特征在于用兩個工具來復制光學元件，限定該 光學元件的第一側表面和第二側表面，其中，在兩個工具之間同時向其提供最初為液體或 粘性或可塑性形變復制材料，該復制材料隨后被硬化?；旧峡梢耘c參照圖7a所述的步驟類似地執(zhí)行第一步驟(圖9a)。其后，不對第 一復制材料部分51進行硬化，而是放置第二復制工具32和第二復制材料部分52 (圖9b)， 以便第一和第二復制材料部分流到一起并形成公共光學元件復制部分51、52(圖9c)。因 此，在一個步驟中復制整個光學元件。在圖9a 9c中，在相對緊密地圍繞復制部36的布置中用接觸隔離部分38來示 出第一復制工具31，與在上述實施例中類似，而第二復制工具32的接觸隔離部分38在更遠 的外面，并且在復制部36與接觸隔離部分之間布置有其它止流裝置39。如果所述其它止流 裝置包括用于容納不同量的材料的多個止流部分(類似于多個同心邊緣等)，即使未精確 地已知復制材料的量，也可以明確地限定光學元件的所有維度。所示布置不是唯一可能的實施例。作為替代，例如，可以將該布置反轉，或者，復制工具31、32兩者可以具有類似于 第二復制工具的特征。如果分配步驟是精確的，則可以與第一復制工具類似地形成兩個復 制工具，或者，工具中的一者或兩者可以具有其它止流裝置。作為另一替換，關于本發(fā)明的所有實施例，在一個側面、乃至兩個側面上，作為工 具的替代或除此之外，襯底可以包括止流裝置。止流裝置還可以由不同表面性質的區(qū)域組 成，例如圍繞襯底上的孔的環(huán)形涂層。最后，同樣關于本發(fā)明的所有實施例并根據復制材料 的材料性質及所選襯底和復制工具的表面性質，可以不需要工具和/或襯底上的物理止流
直ο參照圖9a 9c描述的實施例的變更，可以在基本上一個步驟中在第一工具?？?在襯底表面上的同時在第一工具上、或者可能在第二工具上、或者如果幾何邊界條件允許 則甚至在第一工具接近表面之前在第一工具上執(zhí)行分配?，F在參照圖IOa至10d，針對襯底包括由在襯底的任一(大)側面上的成對盲孔限 定的復制點的情況，示出了通過復制來制造光學元件或多個光學元件的方法。該方法類似 于圖7a 7f和圖8所述的方法，并且僅僅在下文中提及差異。-在所示結構中，分別在第一和第二復制工具31、32上分配第一和第二復制材料 部分51、52兩者的分配。然而，作為替代，可以將一個復制材料部分或兩個部分分配到盲孔 中，或者作為兩個子部分，一個在盲孔中且另一個在相應的工具中；可以有任意的組合。-由于兩個復制材料部分51、52的量(且不僅是兩個量的和)對復制元件的散布 有影響，所以第一和第二復制工具31、32兩者是具有在更遠的外面的隔離部分38和處于不 同位置的多個止流器39的上述種類。作為其中對第一復制材料部分進行硬化并在第二復制工具到達位置之前去除第 一復制工具31的所示兩步程序的替代，還可以選擇單步程序(類似于圖9a 9c所示的方法步驟的序列)，其中，使兩個復制工具到達位置，并立刻對第一和第二復制材料部分51、 52進行硬化。在所有上述實施例中，第一側復制結構必須與第二側復制結構對準。根據限定復 制點的襯底中的孔的形狀，還要求與襯底的對準(然而，在大多數實施例中，近似的對準可 能是足夠的，因為開口的壁在外圍，足以使得與復制特征的精確位置關系對元件的期望光 學性質沒有影響。)為了進行對準，可以為襯底提供晶片級對準標記。例如，可以在復制之前在晶片上 例如通過光刻技術來提供這些對準標記。作為替換，可以通過從第一復制工具的復制提供 它們，第一復制工具則必須具有可復制特征。然后，第二復制工具例如具有將與來自第一復 制工具的復制對準結構對準的相符標記。作為另一替換，在其中存在兩個復制工具且其在 復制時同時與襯底處于明確限定的位置關系的實施例中，可以僅借助于晶片規(guī)模對準標記 使兩個復制工具相互對準。與襯底的位置關系被明確限定，其在于相對ζ位置和相對χ-y 位置被近似限定，以便復制部與復制點對準，并且后一種對準不必如復制表面的相互對準 一樣精確。因此，彼此相反地移動第二復制工具和襯底的步驟優(yōu)選地在所有實施例中包括在 促使接觸隔離物停靠在襯底上之前分別使第二復制工具與第一復制工具或與從第一復制 工具復制的結構對準的子步驟。如果第二復制工具不包括任何接觸隔離物，則也可以在第 二復制工具已到達其ζ位置之后完成χ-y對準的子步驟，例如，如果第二復制工具包括停靠 在復制材料的薄膜上的非接觸隔離物，所述薄膜隨后可以覆蓋一大部分的襯底表面?？梢砸岳绫绢I域中已知的任何適當方式來執(zhí)行對準的子步驟，包括借助于在襯 底和/或工具上使用對準標記的掩膜對準器(或類似工具)的對準。還可以通過機械裝置 (自對準結構)的對準或使用圖像處理技術的對準等。圖11和12最后示出根據本發(fā)明的方法的流程圖。圖11指的是其中在分配復制 材料的第二部分之前對第一部分進行硬化的情況并包括步驟提供具有孔的襯底和第一工 具(71)、可選地在第一工具上分配復制材料(72 ；此分配步驟例如包括在每個復制部中分 配單獨的部分，該復制部例如限定被接觸隔離物圍繞的腔體)、使第一工具與襯底在一起直 至到達復制位置(其中，(多個)接觸隔離部分，如果存在的話，?？吭谝r底表面上；73)、 在結果得到的組件上分配復制材料(如果孔是通孔，則優(yōu)選地進行到盲孔中的分配，這是 第一工具與襯底的第一側面接觸的結果)(74)，促使復制材料硬化(75)。其它步驟包括在 硬化之后去除第一工具(76 ；此步驟在原理上也可以在稍后執(zhí)行并因此在圖中表示為可選 的)，然后提供第二工具(77)并將復制材料的第二部分分配到其余孔中和/或工具(78) 上；優(yōu)選地以與由第一復制工具復制的結構對準的方式使第二工具和襯底在一起并處于復 制位置上(79 ；其中，(多個)接觸隔離物?？吭谝r底的第二表面上)，促使第二復制材料部 分硬化(80)并去除第二工具(81)。圖12指的是分配復制材料的僅僅一個部分或同時對兩個復制部分進行硬化的情 況。其與圖12的情況的不同之處在于不存在圖11中表示為75和76的步驟。如果襯底中 的孔是通孔，則可以在單個步驟(74)中可選地將復制材料分配到盲孔中，這是第一工具與 襯底的第一側面接觸的結果。如果在兩個步驟(74、78)中分配復制材料，則使下端(toe) 襯底和第二復制工具在一起的步驟促使兩個復制材料部分流到一起。
如果襯底最初包括兩個盲孔，則兩個復制材料部分仍是單獨的。在所有實施例中，每個分配步驟可以可選地包括多個子步驟,其中，將復制材料的 液滴分配到一起以形成(多個)復制材料部分，該子步驟可以相互緊隨，或者可以在子步驟 之間執(zhí)行其它步驟。
權利要求
提供一種復制多個光學元件的方法，該方法包括步驟 提供具有第一和第二大側面的襯底以及由在襯底的兩個大側面上的相應位置處的通孔或成對盲孔限定的多個預定義復制點； 通過復制將復制結構添加到襯底，該復制結構粘附于襯底并在所述復制點處包括分別在所述通孔或在所述兩個盲孔中的復制材料以及第一復制表面和第二復制表面，第一和第二復制表面面向相對側。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述襯底被選擇為包括限定復制點的通孔，并且其 中，通過復制來添加復制結構的步驟包括子步驟-彼此相對地移動包括第一復制部的第一復制工具和所述第一大側面，直至第一復制 工具與襯底處于預定義的位置關系，并且復制材料在所述孔中且與第一復制部接觸；-對復制材料進行硬化以提供粘附于襯底的硬化復制材料；-彼此相對地移動包括第二復制部的第二復制工具和第二大側面，直至第二復制工具 與襯底處于預定義的位置關系，并且另外的復制材料與所述第二復制部和所述硬化復制材 料接觸；以及-對所述另外的復制材料進行硬化。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述襯底被選擇為包括限定復制點的通孔，并且其 中，通過復制來添加復制結構的步驟包括子步驟_使包括多個第一復制部的第一復制工具朝著第一大側面移動且包括多個第二復制部 的第二復制工具朝著第二大側面移動，直至第一復制工具、第二復制工具、和襯底處于預定 義的位置關系，并且復制材料在所述孔中且與第一復制部和第二復制部接觸；以及-對復制材料進行硬化以提供粘附于襯底的硬化復制材料。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述襯底被選擇為在相應橫向位置處包括在襯底 的第一大側面上的多個第一盲孔和在襯底的第二大側面上的多個第二盲孔，第一和第二盲 孔一起限定復制點，并且其中，通過復制來添加復制結構的步驟包括子步驟-彼此相對地移動包括多個第一復制部的第一復制工具和所述第一大側面，直至第一 復制工具與襯底處于預定義的位置關系，并且第一復制材料部分在所述第一盲孔中且與第 一復制部接觸；-彼此相對地移動包括多個第二復制部的第二復制工具和所述第二大側面，直至第二 復制工具與襯底處于預定義的位置關系，并且第二復制材料部分在所述第二盲孔中且與第 二復制部接觸；以及-對復制材料進行硬化，-其中，可以在一個或在兩個子步驟中執(zhí)行對復制材料進行硬化的步驟，第一子步驟用 于對第一復制材料部分進行硬化且在使第二復制工具和襯底的第二大側面彼此相對地移 動之前。
5.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，第一復制工具和第二復制工具中的 至少一個包括接觸隔離部分，并且其中，促使所述接觸隔離部分在具有接觸隔離部分的復 制工具與襯底進入預定義的位置關系之后?？吭谝r底的表面部分上。
6.如權利要求5所述的方法，其中，促使復制材料的橫向流分別被所述接觸隔離部分 或所述接觸隔離部分之一停止。
7.如權利要求5或6所述的方法，其中，所述接觸隔離部分是與復制部的表面相同的材料。
8.如權利要求5 7中的任一項所述的方法，其中，所述接觸隔離部分圍繞所述復制部。
9.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，第一和第二復制工具中的至少一個 包括流約束結構，并且其中，促使復制材料的橫向流被所述流約束結構停止。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述流約束結構包括用于使流停止在不同徑向位 置處的多個止流器。
11.一種例如由如前述權利要求中的任一項所述的方法制造的光學元件的晶片規(guī)模組 件，包括具有多個復制點的襯底，每個復制點由在襯底的兩個大側面上的相應位置處的通 孔或盲孔限定，所述復制結構粘附于襯底并在所述復制點處包括分別在所述通孔或在所述 兩個盲孔中的至少部分透明的復制材料以及第一復制表面和第二復制表面，第一和第二復 制表面面向相對側。
12.如權利要求11所述的晶片規(guī)模組件，其中，至少一些光學元件包括從孔的邊緣向 外延伸并從而覆蓋襯底的大側面的一部分的基層。
13.如權利要求11或12所述的晶片規(guī)模組件，其中，所述光學元件是折射和/或衍射透鏡。
14.一種例如由如權利要求1 10中的任一項所述的方法制造和/或通過將如權利要 求11 13中的任一項所述的晶片規(guī)模組件切割成單獨光學元件制造的光學元件，該光學 元件包括具有由在襯底部分的兩個大側面上的相應位置處的通孔或盲孔限定的復制點的 襯底部分，所述復制結構粘附于所述襯底部分并在所述復制點處包括分別在所述通孔中或 在所述兩個盲孔中的至少部分透明的復制材料以及第一復制表面和第二復制表面，第一和 第二復制表面面向相對側。
15.如權利要求14所述的光學元件，包括從孔或孔之一的邊緣向外延伸并從而覆蓋襯 底的大側面的一部分的基層。
全文摘要
提供了一種復制至少一個光學元件的方法，該方法包括步驟提供具有兩個大側面(1.1，1.2)的襯底(1)和由襯底的兩個大側面上的相應位置處的通孔(2)或盲孔限定的至少一個預定義復制點；通過復制將復制結構添加到襯底，該復制結構粘附于襯底并在所述復制點處包括分別在所述通孔或在所述兩個盲孔中的復制材料及第一復制表面和第二復制表面，第一和第二復制表面面向相對側。
文檔編號B29D11/00GK101945753SQ200880127056
公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者H·魯德曼, M·羅西 申請人:赫普塔岡有限公司