[发明专利]使用具有溢流体积的工具模制光学元件

说明书

技术领域

本发明属于制造微型光学元件或机械元件的领域，尤其是折射光学元件或 衍射微型光学元件的领域，其通过包括轧花或模制步骤的复制过程制造。更为 具体的，涉及一种复制光学元件的方法及其使用的复制工具。

背景技术

复制的光学元件包括用于影响任何预定形式的光束的衍射和/或折射微型光 学元件，折射元件例如透镜，有可能至少部分反射的元件等。

当通过复制制造光学元件时，通常有一个含有一种基体和一种在该基体上 的复制材料的基本结构，该复制材料在复制过程中成一定形状并且硬化。通常， 垂直于所谓的基体表面的方向的尺寸--复制结构的厚度或高度，也称为z-尺 寸——是重要的并且必须精确限定和控制。因为元件的其它方向是被复制工具 所限定了的——这在复制过程中是很自然的——同时也很好地限定了复制元件 的体积。然而，分配小体积液体或粘性材料一般比较困难而且控制起来费用比 较高。因为仅有部分充满的元件是有缺陷和损伤的，因此最好分配多余的复制 材料。这样就保证了在不同元件之间波动的复制材料的体积，没有或仅有少量 元件缺失。

特殊之处在于薄片级产品制造过程，其在类光盘(薄片型)结构上制造一系列 的光学元件，这些随后被复制的光学元件被分开(“切为小方块”)成单独的元 件或堆积到其它的薄片元件上，并且在堆积后再分离成各自独立的元件，具体 例子在WO2005/083789中有描述。“薄片级”指光盘似的尺寸，或者可与半导体 薄片相比拟的片状基体，例如具有直径在2in和12in之间的光盘。传统的薄片 级复制过程，复制材料是整体的，薄片级复制品成单独的一块放置在基体上。 然而，在元件一侧的区域，在随后的复制步骤中不需要复制材料。在某些申请 中，制造的元件必须例如与其它的元件联合使用，并且残余材料会削弱组合结 构的功能。在与本申请同一发明人基于同一领域在同一天共同申请的“制造光 学元件的方法和工具”中，公开了一系列制造每个光学元件或光学元件子群的 方法，复制材料块以组列的方式分布在基体和工具上。

在这样一个复制过程中，残余材料从元件体积流到边侧。例如，微型光学 透镜可以在承载半导体芯片的薄片上复制，每个芯片含有一个CCD或CMOS- 成像阵列传感器。如果残留材料覆盖临界部分，就可能会影响包括半导体薄片 和透镜的下一步的堆积处理过程，例如接合。

在此参考由同一申请人申请的WO2004/068198的全文，其描述了一个制造 微型光学元件的复制过程。结构(或者微型结构)元件是在原始产品上利用复制工 具经过复制/成形(模制或轧花或类似工序)制造成3D结构。复制工具包括从复制 表面凸出的间隔件部分。复制的微型光学元件被称为复制品。

间隔件部分有利于自动和准确的控制基体上可变形材料的厚度。它们可以 包括建造于工具内的“腿状”结构。另外，这些间隔件阻止了微型光学器件构 造的变形，因为凸出的间隔件远高于工具上的最高处。

间隔件部分优选在复制工具至少一个必须的部分“分配”的方式下使用，例 如在整个复制工具或者在边缘。这意味着间隔件部分的特征存在于复制工具的 必要部分，例如，间隔件部分包括多个分布在复制工具的复制表面的间隔件。 间隔件有助于自动化以及精确控制复制材料层的厚度。

复制过程也可以是一个轧花过程，其中制造产品要模制的塑性变形或粘性 或液体复制材料被置于基体表面，其可以是任何尺寸。在轧花步骤中，间隔件 部分紧靠基体的上部表面。所述的表面因此做为轧花的停止表面。

基于该原因，WO2004/068198中描述的复制过程尤其有利于控制复制元件 的厚度(高度，z-尺寸)。其它控制z-尺寸的方法包括测量工具板和基体板之间 的距离，并且通过机器人在不同的位置主动调整这个距离。

基于上面所述的理由，轧花步骤导致残留材料停留在元件之间的区域，以 及例如每个元件的周边。如果复制工具包含一个间隔件部分，这也存在于围绕 元件的间隔件区域。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种复制元件的方法和最初提到的类型的复制工 具，以克服上述缺点。

根据本发明的第一个方面，提供了一种通过复制工具制造元件的方法，该 方法包括以下步骤：

提供一个限定了元件形状的复制工具；

提供一个基体；

使工具和基体相互压制，呈液态或粘性或塑性变形状态的复制材料位于工 具和基体之间；