[发明专利]用于通过模制制造由固化材料制成的结构体的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过模制方式制造由固化材料制成的结构体以及一种通过辐射固化所述结构体的方法。

背景技术

紫外光固化塑料(例如，Ormocere、来自Delo,Norland,EpoxyTechnology的UV胶、或Panacol-Elosol)当照射时以几个百分比的范围收缩。如果塑料在制造处理期间模制并且随后照射，那么结果将是在工具与模制结构体之间具有尤其在光学应用中造成不可接受的形状偏差。

在其他中，在两个变化并且因此在两个不同类型的设备中，使用紫外光固化聚合物进行模制。该方法包括在大的区域上同时并行模制很多结构体，或者在顺序处理中反复模制单独结构体，其中，在共同衬底上进行在空间上彼此相邻的单独模制处理。

第一处理变化主要发生在掩模对准器内，该掩模对准器允许在要模制的衬底上相对于标记精确定位模制工具。为了固化，在衬底上的聚合物由UV辐射通过工具或者通过衬底照射并因此固化。

从DE102009055080A1中已知通过工具或衬底照射的潜在方法。

第二处理变化主要发生在所谓的步骤&重复机器内，该机器可以示例性地是合适的纳米模制光刻设备。因此，要固化的限定量的聚合物沉积在衬底上，以便聚合物液滴形成在衬底上。随后，模制工具放在液滴上，以便一方面，液滴具有结构体的形状，并且另一方面，可以使用模制工具放在衬底上。

随后，通过UV辐射，固化聚合物，其中，UV辐射可以促使固化聚合物，例如，通过透明的模制工具或者通过衬底。

在固化聚合物之后，去除模制工具，并且该工具同时放在位于此处的聚合物的另一个液滴上，以便模制下一个结构体。通过这种方式，在衬底上相继应用要模制的所有结构体。这种方法允许在衬底上具有模制工具的任何模式的单独结构体，定位精度优于1μm。

在图11中示出了单独处理步骤的潜在流程。

在平行处理期间并且在顺序处理期间，在固化聚合物时的材料收缩具有以下结果：不能精确地满足由模制工具预先确定的光学结构(示例性地是透镜)的形状，因此，在透镜内可以发生不精确，或者由收缩引起的机械张力造成衬底变形。DE102009055080A1讨论了一种方法，该方法允许继续流动或者回流的聚合物补偿在固化时的材料收缩。在此处进行局部变化的照射，以便具有可变的孔径尺寸的可变快门允许生成固化辐射的可变强度以及固化区域的可变尺寸，以便首先固化要形成的透镜的中心区域，在此处发生的材料收缩可以由继续流动的材料补偿，并且随后，透镜的外围区域可以固化。

在这种方法中，由可变快门造成的投射阴影确定固化区域。因此，通过包含辐射源和可变快门的辐射光学器件的透射功能的时间控制，固化聚合物。在此处的基本优点在于，例如，机械虹彩光圈快门或LCD显示器，不发生辐射，与在其他方法中一样，同时在整个晶片上使用泛光照明，但是使用其直径可变的快门。尽管通过这种方式形成透镜的更大轮廓保真度，这个处理也不允许直接观看处理的进度，也不判断在这个处理中是否需要主动干预。在所描述的处理中，固化辐射没有进一步的光学调整。

发明内容

因此，需要允许可控固化和模制并且因此减少制造次品的方案。所以，本发明的目标是提供一种允许减少制造次品的方案。

该目标由根据权利要求1所述的装置以及根据权利要求12所述的方法实现。

本发明的中心思想认识到，上述目标可以通过将射线整形光学元件设置在辐射源与模制工具之间的光通道内来聚焦固化辐射而实现。其允许更精确地控制固化所述固化聚合物。

根据一个实施方式，两个射线整形光学元件设置在光通道内。因此，在射线方向拓宽的锥形射线由第一射线整形光学元件整形，以形成大约恒定宽度的射线，并且在射线的另外的路线中，由第二射线整形光学元件聚焦，以便辐射的强度朝着模制工具增大。通过合并其孔径尺寸和/或光圈的横向位置可变的快门和射线整形元件，固化聚合物的辐射可以精确地控制，从而可以提高透镜轮廓的精度。

根据一个替换的实施方式，射线分离元件设置在第一射线整形元件与第二射线整形元件之间，使得由辐射源发射的部分辐射耦合并且可以由摄像头检测，以便允许观看辐射源。

根据另一个实施方式，射线分离元件与从模制工具的方向反射回的辐射部分耦合，并且将该辐射部分引入摄像头中，以便允许观看固化区域。

进一步有利的实施方式是从属权利要求的主题。

附图说明

随后，参照附图，详细说明本发明的优选实施方式，其中：