[发明专利]使用结合了间隔元件的工具进行微型结构元件的成型

说明书

技术领域

本发明属于借助于包括压花和模压步骤的复制过程来制造光学元件的领 域，特别是折射光学元件和/或衍射微型光学元件。更确切的说，其涉及一种如 相对应的独立权利要求中的前述部分中所述的用于制造多个元件的方法和复制 工具。

背景技术

由同一申请人申请的WO2004/068198描述了用于制造微型光学元件的过 程，在此处引入其全文作为参考。利用复制工具在初级产品内通过复制/塑形(模 压或压花或类似的过程)3D结构来制造结构(或微型结构)元件。复制工具包 括从复制表面上突出的间隔部分。被复制的微型光学元件被称之为复制件。

间隔部分可允许对在基底上的可形变材料的厚度进行自动和精确的控制。 它可包括安装在工具上的“腿状”结构。另外因为间隔突出超过了在工具上的 最高结构细部，其阻止了微光学形貌的变形。

复制件(例如微型光学元件或微型光学元件部分或光学微型系统)可由环 氧树脂制得，当复制工具还在其位置的时候，环氧树脂可被固化如UV固化。UV 光固化是个快速的过程，其可以允许对硬化过程进行很好的控制。

复制过程可以是压花过程，其中可形变的或具有粘性的或液态的被塑形的 初级产品的成份被放置在基底上，该基底可以具有任何尺寸。例如其可以是具 有一定表面积的小尺寸，其中该表面积仅对应于一个或一些被制造元件的区域。 作为选择，基底在尺寸上可以是晶片规模的。相对于半导体晶片来说，“晶片规 模”指的是与碟片相似尺寸或与盘状相似尺寸的基底尺寸，例如具有直径在2 英寸和12英寸之间的碟片。随后，复制工具被压靠在此表面上。

一旦间隔部分临近抵靠在基底上表面上，就停止压花步骤。所述表面因此 用作压花的停止表面。

作为选择，复制过程可以是模压过程。相比较下，在模压过程中包括例如 包括腿状结构的间隔部分的工具首先压靠在基底表面上以便形成固定模穴，该 模穴通过模压过程随后被填充。

间隔部分优选的提供方式是其至少“分布”在复制工具的一主要片段上， 例如在整个复制工具上或在边缘上。这意味着间隔部分的特征存在于复制工具 的主要片段上，例如，间隔部分由多个间隔组成，这些间隔分布在复制工具的 复制表面上。这些间隔可允许对在基底上的可形变材料的厚度进行自动和精确 的控制。

发明内容

本发明的目的是提供用于制造多个最初所述类型的元件的方法和复制工 具，其在现在所知工具和方法上提供一种改进。

根据本发明的第一个方面，一种通过复制来制造多个元件的方法包括以下 步骤：

●提供包括多个复制区域的复制工具，其中该复制区域具有界定元件形状 的凹陷结构特征，该工具进一步包括多个具有平表面部分的第一间隔部分；

●提供基底；

●将复制工具和基底相对彼此移动，同时塑性可变形的或粘性的或液态的 复制材料位于工具和基底之间；

●施加作用力以便将工具和基底相对彼此移动，直至第一间隔部分位于远 离基底一定距离的地方，平表面部分平行于基底表面，同时复制材料保持 在第一间隔部分和基底之间，和；

●硬化复制材料以形成元件。

第一间隔部分也可被称之为“浮动间隔”，因此第一间隔部分的平表面部分 “浮动”在基底表面上，通过一薄复制材料层将其分开。

第一间隔部分被设置如，从而晶圆切割线位于第一间隔部分被设置的位置， 其中在复制、硬化和移出复制工具后在该切割线处该具有硬化复制材料的基底 被分成如芯片的单独部分。因此，沿着晶圆切割线仅剩下相对薄的复制材料层- 基层。这有助于防止复制材料从基底上的分层。

在平表面部分和基底之间的距离--即复制材料层的厚度--可通过第二间隔部 分(接触间隔)决定，其在复制工具上突出高过第一间隔部分并且其在复制过 程中邻接在基底表面上。作为选择地或另外的，所述距离可通过施加的作用力 的量和复制材料内的粘着力之间的平衡、并且--根据复制材料的特性--也可能是 在复制材料和基底和工具之间的粘着力来确定。作为另一选择，该距离可通过 主动距离调整装置(active distance adjuster)和/或控制装置(如遮罩对准器)或 其它装置来确定。

在实施例中，在第一间隔部分和基底之间的距离是由第二间隔部分相对于 第一间隔部分的相对高度限定的。这提供了更高的精度，利用：