CN101945753B

CN101945753B - 制造光学元件

Info

Publication number: CN101945753B
Application number: CN200880127056.6A
Authority: CN
Inventors: M·罗西; H·鲁德曼
Original assignee: Heptagon Oy
Current assignee: Ams Sensors Singapore Pte Ltd
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: US20110043923A1; KR20100108559A; JP2011508253A; TWI478808B; CN101945753A; EP2225097B1; TW200930555A; EP2225097A1; KR101587665B1; US8643953B2; JP5670198B2; WO2009076790A1

Abstract

提供了一种复制至少一个光学元件的方法，该方法包括步骤：提供具有两个大侧面(1.1，1.2)的衬底(1)和由衬底的两个大侧面上的相应位置处的通孔(2)或盲孔限定的至少一个预定义复制点；通过复制将复制结构添加到衬底，该复制结构粘附于衬底并在所述复制点处包括分别在所述通孔或在所述两个盲孔中的复制材料及第一复制表面和第二复制表面，第一和第二复制表面面向相对侧。

Description

制造光学元件

技术领域

本发明属于借助于包括压印步骤的复制过程优选地在晶片规模制造例如折射光学透镜或衍射微光学透镜的多个光学元件的领域。更具体而言，其涉及复制多个光学元件的方法。

背景技术

复制的光学元件包括用于以任何预定义方式影响光学射束的透明衍射和/或折射光学元件，诸如透镜的折射元件，可能至少部分地反射的元件等。

当通过复制来制造光学元件时，常常存在包括衬底的基本结构——复制工具，复制材料被设置为与衬底和/或复制工具接触。该复制工具包括作为要复制的(多个)元件的表面结构的负版(negative)的复制结构。在复制工艺的过程中，对复制材料进行硬化，然后去除复制工具，复制材料保持与衬底接触。

特别有趣的是晶片规模制造工艺，其中，在例如盘状(“晶片”)结构的大规模制造光学元件阵列，该盘状结构在复制之后被分离(“切割”)成单个元件，或者堆叠在其它类似晶片的元件上并在堆叠之后被分离成单个元件，如在例如WO 2005/083789中所述。‘晶片规模’指的是与半导体晶片相当的尺寸的盘状或板状衬底的尺寸，诸如具有在2in与12in之间的直径的圆盘。

在以下正文中，有时将衬底称为“晶片”。不应将其解释为在衬底的尺寸或形状方面是限制性的，相反，该术语表示适合于在复制过程之后的某一阶段被切割成多个组件的光学元件阵列的任何衬底。

由复制过程制造的光学元件常常包括在晶片的两侧的复制结构，这两侧一起例如组成具有两个表面的透镜。此类透镜可以具有两个凹面、两个凸面、凹面和凸面、在至少一个表面上的混合凸出/凹入结构、在至少一个表面上的衍射结构等。

在许多光学系统中，轨道长度(穿过透镜的光的路径)是透镜设计的关键参数。然而，晶片规模的两侧的透镜制造具有某些限制：

-衬底厚度需要具有最小厚度以便提供要求的机械稳定性，通常为400μ或更大；

-出于成本原因，常常将衬底选择为具有标准厚度的现成项目。可用标准厚度的范围受到约束，并且此约束导致光学设计上的限制。

在图13中描绘了根据现有技术的凸凹透镜的示例。该透镜由在例如玻璃板的透明衬底1的两侧的两个复制(部分)元件101、102构成。沿衬底表面的法线方向z的厚度dz是重要的设计参数，并且设计师希望能够改变该参数。根据所描绘的现有技术解决方案，这是不可能的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在没有关于现有技术方法的设计约束的情况下复制多个光学元件(即，晶片规模复制)的方法。本发明的另一目的是提供一种复制将由衬底承载的至少一个光学元件的方法，其中，衬底的物理性质对光学元件的光学形状的影响降低。

根据本发明的第一方面，提供了一种复制多个光学元件的方法，该方法包括步骤

-提供具有两个大侧面的衬底和由衬底的两个大侧面上的相应位置处的通孔或成对盲孔限定的多个预定义复制点；

-通过复制将复制结构添加到衬底，该复制结构粘附于衬底并在所述复制点处包括分别在所述通孔或在所述成对盲孔中的复制材料及第一复制表面和第二复制表面，第一和第二复制表面面向相对侧。

本发明的特征在于一个重要的优点，即不存在关于光学元件的设计的厚度约束，除其本身必须是机械稳定的这一要求之外(这不是严格的约束，因为透镜、尤其是其可能薄的部分具有非常小的横向尺度)。另外，在通孔的情况下，衬底不需要具有光学性质，因为没有光通过衬底。衬底在材料和表面质量方面(划痕等)变得不重要并且因此比现有技术衬底便宜得多。并且，在不同的晶片规模组件或不同光学元件的堆叠中，可以节省空间并可以潜在地减少组件的数目，因为可以将衬底直接相互上下堆叠，或者可以使用具有减小的厚度的隔离物。

如果复制点包括由通孔限制的点，则根据第一选项通过复制来添加复制结构的步骤可以包括子步骤

-彼此相对地移动包括第一复制部的第一复制工具和衬底的第一大侧面，直至第一复制工具与衬底处于预定义的位置关系，并且复制材料在所述孔中且与第一复制部接触；

-对复制材料进行硬化以提供粘附于衬底的硬化复制材料；

-彼此相对地移动包括第二复制部的第二复制工具和衬底的第二大侧面，直至第二复制工具与衬底处于预定义的位置关系，并且另外的复制材料与所述第二复制部和所述硬化复制材料接触；以及

-对所述另外的复制材料进行硬化。

不必在所有维度上准确地预定义“预定义位置关系”。相反，优选地，精确地定义z位置(沿着垂直于大表面的方向的位置)，而x-y位置可以可选地仅定义至复制部处于复制点内的位置的程度。然而，优选地更准确地定义第一和第二工具、或由其复制的结构的相对x-y位置，并且例如具有几μm或更好地精确度。

根据第二选项，通过复制来添加复制结构的步骤可以包括子步骤：

-分别朝着第一大侧面和第二大侧面移动包括第一复制部的第一复制工具和包括第二复制部的第二复制工具，直至第一复制工具、第二复制工具、和衬底处于预定义位置关系，并且复制材料在所述孔中且与第一复制部和第二复制部接触；以及

-对复制材料进行硬化以提供粘附于衬底的硬化复制材料。

在由在衬底的相对大侧面上的盲孔来定义复制点的情况下(即，不存在通孔)，还可以在一个步骤或两个步骤中进行复制。然而，与到通孔中的上述复制方法相反，在单步复制的情况下还必须在两个单独的部分中提供复制材料，一个用于第一盲孔且另一个用于第二盲孔。

优选地，在所有实施例中，在包括并行工艺步骤的过程中，在晶片规模制造多个光学元件。在此，衬底包括多个复制点，并且工具包括多个复制部。

在下文中，有时将通孔或盲孔称为“孔”，对“孔”的任何参考适用于本发明的“通孔”实施例和“盲孔”实施例两者。

在本发明的任何一个所述实施例中，可以将复制工具选择为包括以下各项中的至少一个：

-接触隔离部分，其至少部分地围绕或完全围绕(多个)复制部并适合于在复制期间靠在衬底表面上，以便其在复制部周围形成用于防止复制材料超过隔离部分的横向(径向)流动的密封；以及

-一个或多个止流器，其由(多个)复制部的边缘外围形成并适合于约束由于表面能效应而引起的复制材料的横向流动。

在任一种情况下，与在单独复制点处、因此在每复制点至少一个复制材料部分中分配复制材料相结合地使用包括(多个)接触隔离部分和/或止流器的此类复制工具，其中，不同点的复制材料部分在整个过程期间保持分离。根据应用，其特征可以在于与其中在衬底的大表面上分配复制材料的方法相比显著的优点。并且，同样在如果衬底和复制工具的相对z位置被在外围固定、则复制工具(和/或衬底)在尺度上的刚性不足以精确地限定所述厚度的情况下，其允许帮助接触隔离物限定最终复制元件的z维度。

接触隔离部分优选地是与限定(多个)复制部的复制表面相同的材料，因此与复制部邻接并与其一起制造。

根据上述内容，除在复制期间提供机械稳定性并限定z维度之外，接触隔离部分还具有形成防止横向流动的密封的功能。这对于在由通孔来限定复制点的情况而言尤其是优选的且在该情况下是有利的。然后，优选地，使第一复制品从第一侧面与衬底接触，并从第二相对侧面向盲孔中分配复制材料(或其第一部分)，这是复制工具停靠在衬底上并且接触隔离物在通孔的第一侧边边缘周围形成密封的结果。

相反，第二复制工具则优选地包含在不同的径向位置处的多个止流器，因此不需要如z维度一样精确地限定复制材料的量。如果不是有通孔而是由在相对侧的成对盲孔来限定复制侧面，则这同样适用于(两个)复制工具。然而，同样，具有止流器的复制工具可以-并将优选地-具有接触隔离部分，该接触隔离部分在止流器的更远的外面。

在任何一个上述实施例中，对于复制元件的机械稳定性及其到衬底的粘附而言，可以生成复制基层作为复制光学元件结构的一部分，该基层从孔的边缘向外延伸并从而覆盖衬底的大侧面的一部分。

为此，将复制结构添加于衬底的步骤包括添加具有所述基层的复制结构。

为此，可以为第一复制工具或第二复制工具或-优选地-第一和第二复制工具两者提供在(多个)复制部外围并例如将其围绕的(一个或多个)基层复制部。该(多个)基层复制部限定基层。可以由复制工具来限定基层的横向延伸，或者复制工具可以包括提供多个可能的横向基层延伸界限的多个止流部分，或者可以用工具来使基层延伸保持开放并因此仅仅由设置的复制材料的量来限定。

本发明还涉及例如用所述方法制造的光学元件的晶片规模组件，该组件包括具有多个复制点的衬底，每个复制点由在衬底的两个大侧面上的相应位置处的通孔或盲孔来限定，所述复制结构粘附于所述衬底并在所述复制点处包括分别在所述通孔中或在所述两个盲孔中的至少部分透明的复制材料及第一复制表面和第二复制表面，第一和第二复制表面面向相对侧。

此外，本发明还涉及例如由上述方法制造和/或通过将晶片规模组件切割成单独光学元件制造的光学元件，该光学元件包括具有由在衬底部分的两个大侧面上的相应位置处的通孔或盲孔限定的复制点的衬底部分，所述复制结构粘附于所述衬底部分并在所述复制点处包括分别在所述通孔中或在所述两个盲孔中的至少部分透明的复制材料及第一复制表面和第二复制表面，第一和第二复制表面面向相对侧。

纵贯本文，有时将维度、方向和取向称为同样在某些以下图中示出的笛卡尔坐标系。在此，由复制工具和衬底的大的整个扁平侧面来限定x-y平面。z方向是与之垂直的方向。在本说明书和所有图中，自始至终使用坐标系的此定义。例如，复制结构的z维度始终表示与衬底的大表面垂直地测量的复制结构的厚度。术语“横向”和“径向”指的是x-y平面中的方向(并且可以指的是光学元件轴或光学元件中心线)，而“厚度”指的是沿z方向的延伸。

衬底的“侧面”或“大侧面”指的是通常构成其表面的主要部分的衬底的基本上平行的表面部分(对于盘状衬底而言是顶面和底面，对于矩形衬底而言是最大表面等等)。

由根据本发明的方法制造的光学元件优选地是透镜，其中，将“透镜”解释为具有两个表面(不是平行平面)的透明对象，光(其包括诸如IR及可能的UE光的不可见电磁辐射)从其中通过且方向根据入射角而受到影响。在这种意义上讲，透镜可以是具有轴对称性的典型透镜(对称轴对应于坐标系的z轴)以及偏离此类轴对称的其它透镜。

附图说明

在下文中将参照附图来更详细地描述本发明的原理及其实施例。在图中，相同的参考标号表示相同或类似元件。图全部是示意性的且不按比例。其示出

图1 衬底的视图；

图2 衬底的横截面；

图3～6 依照本发明的方法制造的透镜的不同实施例的横截面；

图7a～7f 根据本发明的方法的实施例中的方法步骤；

图8 图7a～7f的方法的步骤的变体；

图9a～9c 根据本发明的方法的另一实施例；

图10a～10d 根据本发明的方法的实施例中的方法步骤，其中衬底包含盲孔；

图11、12 根据本发明的方法的实施例的流程图；以及

图13 根据现有技术的透镜。

具体实施方式

图1中示意性地描绘的衬底1基本上是扁平的，具有由衬底中的孔2限定的多个复制点。优选地，衬底是晶片规模的。大表面上的孔的布置可以是规则图案以易于诸如切割(在复制之后并可能在诸如与其它晶片规模元件堆叠的其它方法步骤之后将光学组件分成单独元件)的后续工艺步骤。

用于本发明的不同实施例的衬底可以是透明的。其可以由玻璃或有机或无机塑料材料或提供充分地维度刚性的任何适当透明材料制成。

根据替换方案，衬底可以是不透明的。特别地，如果由通孔来限定复制点，则衬底在所制造的光学元件是透镜的情况下甚至可以是不透明的。不透明衬底可以是上述材料中的任何一种，具有添加染料和/或涂层或使其不透明的其它混合物，或者其可以是类似于半导体材料(衬底可以是例如废硅晶片)、金属、不透明金属氧化物、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维度刚性的任何材料制成。

孔(通孔或盲孔)可以具有圆形横截面，如所描绘的，但是其还可以具有其它形状，包括椭圆形、矩形(例如具有圆角)等。该形状优选地是明确限定的，但是情况不一定如此。在盲孔的情况下，孔的深度也优选地是明确限定的。

图2示出具有通孔2的衬底1的示意性横截面。还示出了衬底的第一(大)侧面1.1、和衬底第二(大)侧面，其中，在图2所示的取向上，第一侧面对应于上侧且第二侧面对应于下侧。在以下说明中，复制的光学元件的术语“第一侧表面”或“上”表面和“第二侧表面”或“下表面”分别表示在最终产品中与衬底的上表面和下表面物理相邻并且基本上沿着与后者相同的方向相对的表面。不应以任何方式将该术语解释为指的是表面的形状。

在图1和2中，还示出坐标系。其对应于以上定义，并且适合于以下各图。

在以下各图中，示出了光学元件(透镜)的变体和制造至少一个光学元件的方法的变体。各图仅示出一个透镜(的制造)，然而，所有所示实施例的优选变体是晶片规模的制造，其中，衬底包括多个复制点，并且复制工具包括多个相应复制部。因此，意图认为以下各图中的衬底和工具的图示仅示出衬底/工具的一部分，仅仅对于所述多个复制点中的每一个重复所示结构。

作为示例，图3～5示出可以用根据本发明的方法制造的透镜11的原理，即双凸面透镜(图3)、凹凸透镜(图4)、和双凹面透镜(图5)。

所示光学元件是具有轴对称性的折射透镜。在透镜光轴周围的中央部分21中，第一和第二表面依照期望的光学功能形成折射表面。如可从图中清楚的那样，由于本发明的构思，不存在光学元件厚度约束。特别地，中央部分可以包括几乎任意薄的部分，因此可以有非常薄的透镜。

在所示的实施例中，出于机械稳定性的原因，将外围部分22选择为沿着孔的整个圆周表面2.1延伸。然而，在由硬化复制材料到衬底材料(在孔的圆周表面处)的粘附提供的机械稳定性不足以保持光学元件的情况下，可以在隔离孔2的边缘处提供基层23。如下文将更详细地解释的那样，基层23提供适合于在不能足够的精确地限定复制材料量的情况下在复制过程期间用作溢流通道的附加优点。

如例如在图4中很好地示出的，根据透镜设计，与现有技术解决方案(图13)相比的厚度参数dz可以远远小于或近似等于现有技术量值，由于本发明的方法，所述厚度是几乎可自由选择的设计参数。

在图5中描绘了本发明的实施例的另一特征和优点。光学元件常常包括诸如光圈或遮光罩(baffle)的组成部分。在图5中描绘了光圈24；然而，在本发明的其它实施例中，还可以提供相符的(according)光圈。对于本发明的任何一个实施例，还可以以相似的方法提供其它屏蔽结构，例如，在衬底1的两侧面上包括两个类似于光圈的层的遮光罩。

可以将光圈24(或一层遮光罩)提供为基本上覆盖整个上表面1.1的层。因此，对于光圈层而言不需要尖端的对准过程。实际上，具有作为扁平结构的光圈的衬底的制造可以几乎完全脱离复制过程。

另一优点是光圈层与透镜表面关于z位置处于更好的位置关系(其不是如在现有技术方法中一样直接在复制材料部分的下面)。

如果衬底1(隔离晶片)是吸收光的，则不需要光圈或遮光罩。

当然，根据本发明的方法不限于所示实施例，而是可以用于任何种类的至少透明的光学元件。变体包括但不限于：

-除形成折射透镜的曲面之外或作为其替换，微光学折射和/或衍射结构；

-一个或两个侧面上的组合凸/凹结构；

-不对称布置；

-没有任何基层23、仅仅具有一个基层、和/或具有不围绕整个外围(但例如仅在限定的圆周位置处包括棒状突出体)的至少一个基层的布置；

-除圆形形状之外的孔；外边缘甚至不需要是明确限定的；

-如图6所示，在相应横向位置处，不是通孔但在衬底的每个侧面中包括盲孔的孔；在此，至少在仍留在孔之间的桥部分1.3的位置处的衬底是透明的；

-以上各项的组合。

技术人员应认识到在复制工具的适当修改的情况下，下述方法将同样适合于所有变体。仅图6的实施例及其变体需要关于复制期间的方法步骤序列的略微不同的方法；这在下文中明确地进行了说明。

在下图中，示出了制造至少一个光学元件的方法的变体。优选地在晶片规模执行所有这些变体。所示分配步骤(其中，对每个复制点单独地分配复制材料)在晶片规模将优选地是串行过程，其中，在工具/衬底的表面上引导(多个)分配单元，并在期望位置处分配液滴，与喷墨式打印机类似。关于多个部分的应用及其优点，读者参考通过引用结合到本文中的WO2007/107027。作为替换，分配步骤可以是并行步骤，并且可以例如包括将大规模工具浸入具有复制材料液滴的容器中，复制材料液滴随后粘附于工具的一部分。作为并行分配步骤的另一示例，可以在整个衬底和/或工具的一大部分上的较大面积上分配复制材料。

优选地在晶片规模并行地执行所有其它步骤，包括硬化步骤。

通常，衬底上的复制点的数目将等于复制工具上的复制部的数目，然而，可以设想特殊情况，例如不是所有的复制点都被使用，因此不是对于所有复制点而言，在工具中都存在相应的复制部。并且，可能存在这样的情况，其中，除用于预定义复制点的复制部之外，工具还包括用于衬底的扁平、非预先构造部分的复制部。在下文中未加入这些特殊情况。

图7a至7f示出根据本发明的方法的第一实施例的方法步骤，该方法适合于具有通孔2的衬底。在第一步骤(图7a)中，第一复制工具31位于相对于衬底1而言明确限定的位置。

复制工具31-这适合于所有实施例-可以包括刚性背面板34和较软材料部分35。较软材料部分形成复制部36和潜在隔离部分。

在所示的实施例中-这是所有实施例的优选特征-工具31包括可操作用于在复制期间停靠在衬底1上的接触隔离部分38，在接触隔离部分与衬底之间没有材料。接触隔离位置可以是邻接的，或者可以包括在周界周围或分布在外围的一大部分上和/或在复制表面的内部的多个离散部分。根据优选实施例，如通过应用结合到本文中的WO 2004/068198和WO2007/107026所讲授的那样，将接触隔离部分和浮置隔离部分(如果有的话)布置并配置为使得如果工具位于衬底上，则由隔离部分来限定厚度(z维度，即垂直于衬底和工具平面的维度)。

较软材料部分35可以由具有比较低的刚性的材料制成，以便材料可小规模地变形以使其形状适应于其停靠的对象的表面结构，诸如亚微米规模表面粗糙度。所述材料另外可以具有比较低的表面能以使得此类适应性在能量方面有吸引力。至此，凸出的接触隔离部分38粘附于衬底并因此可以形成用于防止复制材料的横向流动的密封并有效地形成横向止流。此类材料的优选实施例是聚二甲硅氧烷PDMS。此材料也很适合于复制工具形成过程，如通过引用结合到本文的WO 2004/068198所述，其参照图14～16。

如下文进一步提及的那样，作为形成横向止流部分的接触隔离物38的替代或除此之外，可以使用其它止流装置来横向地约束复制材料的流动，包括选择具有促使复制材料避免类似于薄间隙(例如由于具有高表面张力的复制材料)的适当表面性质的材料，并包括由边缘等形成的止流部分。

图7a还示出用于分配复制材料51的单独第一部分的分配工具41。复制材料可以是能够被硬化且在硬化之后至少部分地透明以形成光学元件的任何适当材料。并且，可以使用不同复制材料的混合物和/或部分。一类适当材料是UV可固化环氧树脂。

在所示结构中，将接触隔离部分38选择为围绕复制部和外围基层复制部37并横向地约束复制材料朝着所有方向的流动(图7b)。

图7b所示的方法步骤包括用能量照射复制材料。在图7b中，示出了相符的能源42，诸如UV灯。

虽然在图7b中，将UV灯视为在衬底的另一侧作为第一复制工具，但情况不必如此。相反，针对对于所选能量辐射(诸如UV光)透明的复制工具而言，还可以通过该工具来执行照明。

硬化步骤可以包括不同的子步骤，诸如照射复制材料的子步骤和等待直至复制材料已达到其最终一致性的另一子步骤。在某些情况下，硬化过程的第二或稍后的子步骤可以在去除第一复制工具之后发生。

在复制材料的第一部分51已被硬化之后，去除第一复制工具，并分配复制材料的另外的第二部分52。其后，彼此相反地移动第二复制工具和衬底1，直至第二复制工具32和衬底处于明确限定的位置关系。在所示实施例中，第二复制工具32还包括停靠在衬底1表面上以限定位置关系的接触隔离物上。在复制部36与接触隔离部分之间的区域中，复制工具还可以包括复制部周围的流约束特征39，例如，如通过引用结合到本文中的WO2007/107025所述。这些流约束特征在难以精确地限定复制材料量且毛细管力否则将趋向于将复制材料朝着外围和接触隔离部分38吸离中央区域的情况下是有利的。

图7e描绘了其中第二复制材料部分52被硬化的结构。图7e示出了硬化之后的透镜11。至少如果第一和第二复制材料部分是相同的材料，则复制材料的第一和第二部分之间的边界不再可见。

虽然图7c示出将第二复制材料部分52分配到孔2中(或第一复制材料部分51的硬化之后仍留下的部分)，另外或作为替换，如图8所示，还可以在第二复制工具32上分配用于第二部分的复制材料。尤其是对于凸透镜或具有凸面部分的透镜而言，在工具中进行分配(仅或除在衬底上分配之外)已证明提供质量方面的有利结果。

参照图9a至9c，描述了通过复制在具有作为复制点的通孔2的衬底中制造至少一个光学元件的替换实施例。此替换实施例的特征在于用两个工具来复制光学元件，限定该光学元件的第一侧表面和第二侧表面，其中，在两个工具之间同时向其提供最初为液体或粘性或可塑性形变复制材料，该复制材料随后被硬化。

基本上可以与参照图7a所述的步骤类似地执行第一步骤(图9a)。其后，不对第一复制材料部分51进行硬化，而是放置第二复制工具32和第二复制材料部分52(图9b)，以便第一和第二复制材料部分流到一起并形成公共光学元件复制部分51、52(图9c)。因此，在一个步骤中复制整个光学元件。

在图9a～9c中，在相对紧密地围绕复制部36的布置中用接触隔离部分38来示出第一复制工具31，与在上述实施例中类似，而第二复制工具32的接触隔离部分38在更远的外面，并且在复制部36与接触隔离部分之间布置有其它止流装置39。如果所述其它止流装置包括用于容纳不同量的材料的多个止流部分(类似于多个同心边缘等)，即使未精确地已知复制材料的量，也可以明确地限定光学元件的所有维度。

所示布置不是唯一可能的实施例。

作为替代，例如，可以将该布置反转，或者，复制工具31、32两者可以具有类似于第二复制工具的特征。如果分配步骤是精确的，则可以与第一复制工具类似地形成两个复制工具，或者，工具中的一者或两者可以具有其它止流装置。

作为另一替换，关于本发明的所有实施例，在一个侧面、乃至两个侧面上，作为工具的替代或除此之外，衬底可以包括止流装置。止流装置还可以由不同表面性质的区域组成，例如围绕衬底上的孔的环形涂层。最后，同样关于本发明的所有实施例并根据复制材料的材料性质及所选衬底和复制工具的表面性质，可以不需要工具和/或衬底上的物理止流装置。

参照图9a～9c描述的实施例的变更，可以在基本上一个步骤中在第一工具停靠在衬底表面上的同时在第一工具上、或者可能在第二工具上、或者如果几何边界条件允许则甚至在第一工具接近表面之前在第一工具上执行分配。

现在参照图10a至10d，针对衬底包括由在衬底的任一(大)侧面上的成对盲孔限定的复制点的情况，示出了通过复制来制造光学元件或多个光学元件的方法。该方法类似于图7a～7f和图8所述的方法，并且仅仅在下文中提及差异。

-在所示结构中，分别在第一和第二复制工具31、32上分配第一和第二复制材料部分51、52两者的分配。然而，作为替代，可以将一个复制材料部分或两个部分分配到盲孔中，或者作为两个子部分，一个在盲孔中且另一个在相应的工具中；可以有任意的组合。

-由于两个复制材料部分51、52的量(且不仅是两个量的和)对复制元件的散布有影响，所以第一和第二复制工具31、32两者是具有在更远的外面的隔离部分38和处于不同位置的多个止流器39的上述种类。

作为其中对第一复制材料部分进行硬化并在第二复制工具到达位置之前去除第一复制工具31的所示两步程序的替代，还可以选择单步程序(类似于图9a～9c所示的方法步骤的序列)，其中，使两个复制工具到达位置，并立刻对第一和第二复制材料部分51、52进行硬化。

在所有上述实施例中，第一侧复制结构必须与第二侧复制结构对准。根据限定复制点的衬底中的孔的形状，还要求与衬底的对准(然而，在大多数实施例中，近似的对准可能是足够的，因为开口的壁在外围，足以使得与复制特征的精确位置关系对元件的期望光学性质没有影响。)

为了进行对准，可以为衬底提供晶片级对准标记。例如，可以在复制之前在晶片上例如通过光刻技术来提供这些对准标记。作为替换，可以通过从第一复制工具的复制提供它们，第一复制工具则必须具有可复制特征。然后，第二复制工具例如具有将与来自第一复制工具的复制对准结构对准的相符标记。作为另一替换，在其中存在两个复制工具且其在复制时同时与衬底处于明确限定的位置关系的实施例中，可以仅借助于晶片规模对准标记使两个复制工具相互对准。与衬底的位置关系被明确限定，其在于相对z位置和相对x-y位置被近似限定，以便复制部与复制点对准，并且后一种对准不必如复制表面的相互对准一样精确。

因此，彼此相反地移动第二复制工具和衬底的步骤优选地在所有实施例中包括在促使接触隔离物停靠在衬底上之前分别使第二复制工具与第一复制工具或与从第一复制工具复制的结构对准的子步骤。如果第二复制工具不包括任何接触隔离物，则也可以在第二复制工具已到达其z位置之后完成x-y对准的子步骤，例如，如果第二复制工具包括停靠在复制材料的薄膜上的非接触隔离物，所述薄膜随后可以覆盖一大部分的衬底表面。

可以以例如本领域中已知的任何适当方式来执行对准的子步骤，包括借助于在衬底和/或工具上使用对准标记的掩膜对准器(或类似工具)的对准。还可以通过机械装置(自对准结构)的对准或使用图像处理技术的对准等。

图11和12最后示出根据本发明的方法的流程图。图11指的是其中在分配复制材料的第二部分之前对第一部分进行硬化的情况并包括步骤：提供具有孔的衬底和第一工具(71)、可选地在第一工具上分配复制材料(72；此分配步骤例如包括在每个复制部中分配单独的部分，该复制部例如限定被接触隔离物围绕的腔体)、使第一工具与衬底在一起直至到达复制位置(其中，(多个)接触隔离部分，如果存在的话，停靠在衬底表面上；73)、在结果得到的组件上分配复制材料(如果孔是通孔，则优选地进行到盲孔中的分配，这是第一工具与衬底的第一侧面接触的结果)(74)，促使复制材料硬化(75)。其它步骤包括在硬化之后去除第一工具(76；此步骤在原理上也可以在稍后执行并因此在图中表示为可选的)，然后提供第二工具(77)并将复制材料的第二部分分配到其余孔中和/或工具(78)上；优选地以与由第一复制工具复制的结构对准的方式使第二工具和衬底在一起并处于复制位置上(79；其中，(多个)接触隔离物停靠在衬底的第二表面上)，促使第二复制材料部分硬化(80)并去除第二工具(81)。

图12指的是分配复制材料的仅仅一个部分或同时对两个复制部分进行硬化的情况。其与图12的情况的不同之处在于不存在图11中表示为75和76的步骤。如果衬底中的孔是通孔，则可以在单个步骤(74)中可选地将复制材料分配到盲孔中，这是第一工具与衬底的第一侧面接触的结果。如果在两个步骤(74、78)中分配复制材料，则使下端(toe)衬底和第二复制工具在一起的步骤促使两个复制材料部分流到一起。

如果衬底最初包括两个盲孔，则两个复制材料部分仍是单独的。

在所有实施例中，每个分配步骤可以可选地包括多个子步骤，其中，将复制材料的液滴分配到一起以形成(多个)复制材料部分，该子步骤可以相互紧随，或者可以在子步骤之间执行其它步骤。

Claims

1.一种复制多个光学元件的方法，该方法包括步骤：

-提供具有第一和第二大侧面的衬底以及由在衬底的两个大侧面上的相应位置处的成对盲孔或通孔限定的多个预定义复制点；

-通过复制将复制结构添加到衬底，该复制结构粘附于衬底并在所述复制点处包括分别在所述通孔或在所述两个盲孔中的复制材料以及第一复制表面和第二复制表面，第一和第二复制表面面向相对侧，其中通过复制将复制结构添加到衬底的步骤包括：在复制工具上和／或通孔或盲孔中具有复制材料(51，52)的情况下将复制工具(31，32)和衬底朝向彼此移动。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述衬底被选择为包括限定复制点的通孔，并且其中，通过复制来添加复制结构的步骤包括子步骤：

-彼此相对地移动包括第一复制部的第一复制工具和所述第一大侧面，直至第一复制工具与衬底处于预定义的位置关系，并且复制材料在所述孔中且与第一复制部接触；

-对复制材料进行硬化以提供粘附于衬底的硬化复制材料；

-彼此相对地移动包括第二复制部的第二复制工具和第二大侧面，直至第二复制工具与衬底处于预定义的位置关系，并且另外的复制材料与所述第二复制部和所述硬化复制材料接触；以及

-对所述另外的复制材料进行硬化。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述衬底被选择为包括限定复制点的通孔，并且其中，通过复制来添加复制结构的步骤包括子步骤：

-使包括多个第一复制部的第一复制工具朝着第一大侧面移动且包括多个第二复制部的第二复制工具朝着第二大侧面移动，直至第一复制工具、第二复制工具、和衬底处于预定义的位置关系，并且复制材料在所述孔中且与第一复制部和第二复制部接触；以及

-对复制材料进行硬化以提供粘附于衬底的硬化复制材料。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述衬底被选择为在相应横向位置处包括在衬底的第一大侧面上的多个第一盲孔和在衬底的第二大侧面上的多个第二盲孔，第一和第二盲孔一起限定复制点，并且其中，通过复制来添加复制结构的步骤包括子步骤：

-彼此相对地移动包括多个第一复制部的第一复制工具和所述第一大侧面，直至第一复制工具与衬底处于预定义的位置关系，并且第一复制材料部分在所述第一盲孔中且与第一复制部接触；

-彼此相对地移动包括多个第二复制部的第二复制工具和所述第二大侧面，直至第二复制工具与衬底处于预定义的位置关系，并且第二复制材料部分在所述第二盲孔中且与第二复制部接触；以及

-对复制材料进行硬化，

-其中，可以在一个或在两个子步骤中执行对复制材料进行硬化的步骤，第一子步骤用于对第一复制材料部分进行硬化且在使第二复制工具和衬底的第二大侧面彼此相对地移动之前。

5.如权利要求2所述的方法，其中，第一复制工具和第二复制工具中的至少一个包括接触隔离部分，并且其中，促使所述接触隔离部分在具有接触隔离部分的复制工具与衬底进入预定义的位置关系之后停靠在衬底的表面部分上。

6.如权利要求3所述的方法，其中，第一复制工具和第二复制工具中的至少一个包括接触隔离部分，并且其中，促使所述接触隔离部分在具有接触隔离部分的复制工具与衬底进入预定义的位置关系之后停靠在衬底的表面部分上。

7.如权利要求4所述的方法，其中，第一复制工具和第二复制工具中的至少一个包括接触隔离部分，并且其中，促使所述接触隔离部分在具有接触隔离部分的复制工具与衬底进入预定义的位置关系之后停靠在衬底的表面部分上。

8.如权利要求5所述的方法，其中，促使复制材料的横向流分别被所述接触隔离部分或所述接触隔离部分之一停止。

9.如权利要求6所述的方法，其中，促使复制材料的横向流分别被所述接触隔离部分或所述接触隔离部分之一停止。

10.如权利要求7所述的方法，其中，促使复制材料的横向流分别被所述接触隔离部分或所述接触隔离部分之一停止。

11.如权利要求5-10中任一项所述的方法，其中，所述接触隔离部分是与复制部的表面相同的材料。

12.如权利要求5-10中的任一项所述的方法，其中，所述接触隔离部分围绕所述复制部。

13.如权利要求2、5、6、7、8、9、10的任一项所述的方法，其中，第一和第二复制工具中的至少一个包括流约束结构，并且其中，促使复制材料的横向流被所述流约束结构停止。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述流约束结构包括用于使所述流停止在不同径向位置处的多个止流器。

15.如权利要求1-10中的任一项所述的方法，包括将具有复制结构的衬底分成单独元件的另外步骤。

16.如权利要求15所述的方法，其中将具有复制结构的衬底分成单独元件的步骤在与另外的元件堆叠后进行的。

17.一种光学元件的晶片规模组件，包括具有多个复制点的衬底，每个复制点由在衬底的两个大侧面上的相应位置处的盲孔或通孔限定，所述复制结构粘附于衬底并在所述复制点处包括分别在所述通孔或在所述两个盲孔中的至少部分透明的复制材料以及第一复制凹透镜、凸透镜或组合凹／凸透镜表面和第二复制凹透镜、凸透镜或组合凹／凸透镜表面，第一和第二复制表面面向相对侧。

18.如权利要求17所述的晶片规模组件，其中，所述光学元件是折射和／或衍射透镜。

19.一种光学元件，该光学元件包括具有由在衬底部分的两个大侧面上的相应位置处的盲孔或通孔限定的复制点的衬底部分，所述复制结构粘附于所述衬底部分并在所述复制点处包括分别在所述通孔中或在所述两个盲孔中的至少部分透明的复制材料以及第一复制凹透镜、凸透镜或组合凹／凸透镜表面和第二复制凹透镜、凸透镜或组合凹／凸透镜表面，第一和第二复制表面面向相对侧。

20.如权利要求19所述的光学元件，其中所述光学元件由如权利要求1-16中的任一项所述的方法制造和／或通过将如权利要求17-18中的任一项所述的晶片规模组件切割成单独光学元件而制造。

21.如权利要求19或20所述的光学元件，包括从孔或孔之一的边缘向外延伸并从而覆盖衬底的大侧面的一部分的基层。