JP2009530135A - オーバーフロー体積部を有するツールを使用した光学素子の成形 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型の光学素子または機械的素子、特に屈折光学素子または回析マイクロ光学素子を、エンボス加工するステップまたは成形加工するステップを含む複製プロセスによって製造する分野にある。より具体的には、本発明は、光学素子を複製する方法、およびその複製ツールを扱う。
複製された光学素子は、任意の所定の方法で光学ビームを作用させるための回析および/または屈折マイクロ光学素子、レンズ等の屈折素子、潜在的に少なくとも部分的な反射素子などを含む。
。
したがって、本発明の目的は、素子を複製する方法および最初に述べられているタイプの複製ツールを作成することであり、これは前述の問題点を解決するものである。
・素子の形状を画定する複製ツールを設けるステップと;
・基板を設けるステップと;
・液体または粘性あるいは可塑的に変形可能な状態にある複製材料がツールと基板との間に位置している状態で、ツールおよび基板を互いに押圧するステップと;
・基板の所定の領域に、基板の表面に沿って少なくとも1つの方向に所定の距離より小さく複製材料を閉じ込め、この所定の領域は基板上の素子の所望の領域を超えているステップと;
・複製材料を硬くして素子を形成するステップと、
を備える。
案として、これは、冷却によって硬くされてもよい。選択される複製材料に応じて、他の硬くする方法もまた可能である。続いて、複製ツールと複製材料とが互いから分離される。ほとんどの応用分野としては、複製材料が基板上に残る。光学素子は、典型的に、屈折光学素子または回析光学素子であるが、たとえば少なくとも領域内に微小機械的な機能を有していてもよい。
・基板に接触する接触スペーサによって、ツールの少なくとも一方の側に向かう複製材料の流れを閉じ込めるステップと、
・オーバーフロー溝によってツールの別の側に向かう複製材料の流れを可能にするステップと、
をさらに備える。
分の周りに形成される、円形の(または矩形など、上記参照)隆起部と溝との間の縁部によって構成される。したがって、一連の連続的な隆起部および溝は、余剰の複製材料の延在部の量子化を定める、というのは、複製材料の外方の流れは、各縁部または切れ目で抑制されるかまたは停止し、素子体積部の体積に対する複製材料の体積が特定の限度を超える場合にのみ、続くからである。
図1は、基板12上に配置されているツール10の横断面図を概略的に示している。ツール10は、素子体積部1によって形成されることになる素子の形状を画定するキャビティ8を形成する。図示されている場合では、光学素子は、単に屈折レンズである。素子体積部1が、ツール10と基板12との間にある。これは、ツール10の突出する要素によって包囲されており、この要素は、ここでは浮動スペーサ14として示されている。スペーサの平面17は、基板12の表面に対してほぼ平行に走り、ここでは、基板の平面から約5μm〜15μmの距離をおいている。浮動スペーサ14の下部に、平面17と基板12との間に、小さなバッファ体積部3が形をなす。素子体積部1とバッファ体積部3との間に、ツール10は内縁部2を備えている。バッファ体積部3とオーバーフロー体積5部との間に、ツール10は外縁部4を備えている。
いない領域に、余剰材料を移動させることができる。図2の構成の上面図を図3に示す。外縁部4の周囲に延びる複製材料のバルジ(図1および図2において示されているが、図3には示されていない。というのは、図3は複製材料のないツール10のみを示しているからである。)は、たとえばその横断面がほぼ一定でもよい。浮動スペーサが非対称の形状であることによって、外縁部4の長さが増大する。これらの理由のために、偏心した光学素子を有する構成において特に望ましいように、非対称の解決策が、略図化された構成において左下の角部に対応する1つの所望の方向に、複製材料によって特に十分に閉じ込められることができるようになる。
ドーザを用いて、キャビティ8に、キャビティ8の反対側の位置にある基板12に、または、一般にスペーサおよびしたがってキャビティも存在しない場合には、複製されることになっている素子の側方位置で、基板に、または、複製ツールにまたはその両方に、複製材料13を別々に加えるときに変化し得る。
−第2の内側凹部19’の外縁部21’’に達するのに必要とされる複製材料の体積が、液滴付着装置によって被着する(所与の確率で)予想される最大体積に対応する。
本発明の好ましい実施形態において本発明を記載してきたが、明確に理解されるのは、本発明はこれらに制限されず、請求項の範囲内で、別途多様に実施され実践されてもよいということである。
Claims (24)
- 複製ツールによって素子を製造する方法であって、
・素子の形状を画定する複製ツールを設けるステップと、
・基板を設けるステップと、
・液体または粘性あるいは可塑的に変形可能な状態にある複製材料がツールと基板との間に位置している状態で、ツールを基板に押圧するステップと;
・基板の所定の領域に、基板の表面に沿って少なくとも1つの方向に所定の距離より小さく複製材料を閉じ込め、この所定の領域は基板上の素子の所望の領域を超えているステップと、
・複製材料を硬くして素子を形成するステップと、
を備える、方法。 - 複製ツールが複製されることになる素子をそれぞれ画定する複数の部分を備え、複製材料を基板の所定の領域に閉じ込めるステップが、複製材料を複数の領域に閉じ込めることを含み、各領域は少なくとも前記部分の周囲に配置されている、請求項1に記載の方法。
- ・ツールを基板に押圧する前に、各部分の側方位置で、複製材料の体積をツールおよび基板のうちの少なくとも1つに局所的にかつ個別に加えるステップをさらに備える、請求項2に記載の方法。
- 複製ツールが、1つの素子または一群の素子の形状をそれぞれ画定する複数のキャビティを備え、各キャビティは少なくとも1つの側方向に平面部分によって限定されるように選択され、内縁部がキャビティと平面部分との間に形成され、複製ツールが少なくとも1つのオーバーフロー体積部と、平面部分とオーバーフロー体積部との間に形成される外縁部とをさらに備え、複製材料の前記体積がキャビティの体積よりも大きい、請求項3に記載の方法。
- 平面部分が、素子または一群の素子の中心軸に関して非対称的である、請求項4に記載の方法。
- ・基板に接触するスペーサによって、ツールの少なくとも一方の側に向かう複製材料の流れを閉じ込めるステップと;
・オーバーフロー溝によってツールの別の側に向かう複製材料の流れを可能にするステップと
をさらに備える、請求項3から請求項5の少なくとも一項に記載の方法。 - 複製ツールが、1つの素子または一群の素子の形状をそれぞれ画定する複数のキャビティを備えるように選択され、
・ツールを基板に押圧する場合、傾斜スペーサが、前記キャビティのうちの1つに向かって複製材料を移動させるステップをさらに備える、請求項2から請求項6のいずれかも一項に記載の方法。 - 複製材料を硬くした後に複製ツールが除去され、基板の、または基板を含むアセンブリの部分であって、前記光学素子のうちの少なくとも1つを支持している各部分が、ダイシング線に沿って互いから分離される、請求項2から請求項7のいずれかも一項に記載の方法。
- 前記ダイシング線が、基板に複製材料がない基板の側方位置に沿っている、請求項8に記載の方法。
- ・毛管力および表面張力のうちの少なくとも1つによって、複製の流れを制御するステップをさらに備える、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法。
- ・複製材料の所定の体積を加えるステップと、
・複製ツールの切れ目で作用する毛管力および表面張力のうちの少なくとも1つによって、複製材料の流れを制限するステップと、
をさらに備える、請求項10に記載の方法。 - ツール内のキャビティが素子の形状を画定し、素子の少なくとも一方の側に沿ってバッファ体積部を含み、このバッファ体積部は内縁部によって素子体積部から分離されており、複製材料の所定の体積がキャビティの体積よりも小さく、この方法が、
・複製材料のバッファ体積部への流れを、内縁部で作用する毛管力または表面張力のうちの少なくとも1つによって制限するステップをさらに備える、請求項11に記載の方法。 - 複製材料の流れを制限するための手段の寸法を、加えられる複製材料の体積の期待値に従って設計するステップをさらに備える、請求項12に記載の方法。
- 複製材料から素子を複製するための複製ツールであって、この複製ツールは、複製側と、1つの素子または一群の素子の形状をそれぞれ画定する、複製側の複数のキャビティとを備え、複製ツールは、複製側でキャビティから突出する少なくとも1つのスペーサ部分をさらに備え、かつ、複製材料をツールの所定の領域に閉じ込めるための手段をさらに備え、ツールが基板に押圧される場合に、この所定の領域が、基板の表面に沿って少なくとも1つの方向に所定の距離よりも小さく所望の素子の体積部を超える、複製ツール。
- キャビティが、素子体積部と、素子体積部の周縁部にあるさらなる体積部とを備え、さらなる体積部の境界部は、毛管力および表面張力のうちの少なくとも1つによって、複製材料の流れを選択的に制御するための切れ目を備える、請求項14に記載の複製ツール。
- ・キャビティの一方の側で複製材料の流れを停止させるように寸法決めされている縁部と、
・キャビティの別の側に向かう複製材料の流れを可能にするオーバーフロー溝と、
を備える、請求項15に記載の複製ツール。 - 各キャビティが少なくとも1つの側方向に、スペーサ部分として役立つ平面部分によって限定されており、内縁部がキャビティと平面部分との間にあり、オーバーフロー体積部および外縁部が、平面部分とオーバーフロー体積部との間にある、請求項14から請求項16のいずれか一項に記載の複製ツール。
- 前記キャビティのうちの少なくとも1つによって画定される素子体積部の少なくとも一方にあるバッファ体積部を備え、バッファ体積部および素子体積部は、バッファ体積部への複製材料の流れを抑制する内縁部をこれらの共通の境界部に画定している、請求項14から請求項17のいずれか一項に記載の複製ツール。
- バッファ体積部への複製材料の流れを抑制するさらなる縁部をバッファ体積部の表面に備える、請求項18に記載の複製ツール。
- さらなる縁部が、円周方向の隆起部と凹部との間に境界部を画定している、請求項19に記載の複製ツール。
- 凹部が異なる深さおよび/または幅を有する、請求項20に記載の複製ツール。
- 前記キャビティのうちの少なくとも1つの少なくとも1つの側にある傾斜スペーサを備える、請求項14から請求項21のいずれか一項に記載の複製ツール。
- 複製によって製造される透過性光学素子であって、この光学素子が基板およびその上の硬くした複製材料を備え、硬くした複製材料が、複製された光学的機能部分を含み、光学素子が、基板に複製材料がない領域を複製材料の周囲にさらに含む、透過性光学素子。
- 複製材料が、光学的機能部分を包囲している平面部分を含み、余剰部分および平面部分を包囲している隆起部分のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項23に記載の光学素子。
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