[发明专利]光学元件的制造

说明书

本申请是国家申请号为200880127072.5，国际申请日为2008年12月16日，发明名称为“光学元件的制造”的的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明处于借助于包括模压或模制步骤的复制工艺在晶片规模上制造多个光学元件（例如折射光学元件或衍射微光学元件）的领域。更具体而言，本发明涉及一种用于复制光学元件的方法。

背景技术

复制的光学元件包括用于以预先定义的方式影响光束的透明的衍射光学元件和/或折射光学元件，折射元件诸如透镜、潜在地至少部分反射的元件等等。

当通过复制生产光学元件时，常常存在包括如下的基本配置：基板，复制工具，以及被放置得与该基板和/或该复制工具接触的复制材料。该复制工具包括复制结构，所述复制结构是将被复制的元件的表面结构的反型（negative）。在复制工艺的过程中，复制材料被硬化，并且在此之后复制工具被除去，复制材料仍然接触该基板。

特别关注的是晶片规模（wafer－scale）的制造工艺，其中在大规模的、例如盘状（“晶片”）的结构上制造光学元件的阵列，在复制之后该结构被分离（“切割”）成各个元件，或者被堆叠在其它晶片状的元件上并且在堆叠之后被分离成各个元件，例如如在WO 2005/083 789中描述的那样。“晶片规模”是指具有与半导体晶片相当的大小的盘状或板状基板的大小，诸如具有2英寸至12英寸的直径的盘。

在下文中，该基板有时被称为“晶片”。这不应当被解释成在基板的大小或形状方面是限制性的，而是该术语表示适于光学元件的阵列的任何基板，所述光学元件在复制工艺以后的某个阶段被切割成多个部件。

通过复制工艺所制造的光学元件常常在晶片的两个面上都包括复制结构，所述两个面一起例如构成透镜单态（singlet）。在这样的工艺中，第二面上的结构与第一面上的复制结构必须对准。这通常在所谓的掩模对准器中来实现，其中工具对准晶片上的某些结构。在通过一些机械特征将工具保持在合适位置的情况下，复制材料然后例如通过暴露于某些激活能、例如UV（紫外线）辐射形式的激活能而被硬化。由于硬化工艺通常是比较耗时的，因此对于大批量生产将必须使用大量的掩模对准器，以便可以并行执行若干个复制工艺。另外，关于对准步骤，必须人工操作掩模对准器，因此需要大量人员或大量的协调。

发明内容

因此，本发明的一个目的是创建一种克服现有技术方法的缺点的用于制造多个光学元件的方法。本发明的另一目的是创建一种用于制造多个光学元件的方法，该方法快速并且适于用于光学元件的大批量生产。还有一目的是提供用于大批量复制元件的方法和设施。

这些和其它目的通过包括如下步骤的方法来实现：

－提供基板；

－提供工具，该工具在复制侧包括多个复制分段，每个复制分段限定光学元件之一的表面结构，该工具还包括至少一个接触隔离物部分，所述接触隔离物部分在复制侧比复制分段的最外面的特征突出得更远；

－将该工具与该基板的特征对准，并且使该工具和该基板的第一面组合在一起，其中复制材料处于该工具与该基板之间，接触隔离物部分接触该基板的第一面，并且由此导致隔离物部分附着到该基板的第一面，由此产生基板－工具组件；

－使该基板－工具组件移位至硬化站；

－在硬化站处使复制材料硬化；以及

－将该工具从该基板分离，其中硬化的复制材料附着于该基板。

因此，该方法可以包括：在将该工具和该基板相对于彼此对准以后，借助于从复制表面突出的特征并且利用与基板表面基本平行的平坦顶部即接触隔离物进行锁定。该锁定使得能够在没有预先能量输入的情况下将该基板工具组件从对准站转移到其它站。根据现有技术解决方案的这样的预先能量输入既限制对准站的构造自由度（并且可能要求比较复杂的对准站）又是费时的。即使复制材料是液态或者高粘性的，或者抗力性极小而塑性可变形并且在硬化以前不提供任何维度的刚度，仍然可以在没有预先能量输入的情况下进行转移。然而由于根据本发明的方法，接触隔离物部分充当吸力底座，因此提供所需的机械稳定性。而且，接触隔离物还有助于限定所复制的元件的z维度。