KR101178935B1 - Method for producing a product having a structured surface - Google Patents

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플로리안 비에크
저겐 레이브
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쇼오트 아게
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Abstract

본 발명의 목적은 유리 또는 유리와 유사한 층들에 마이크로구조들을 공정하는 것에 기초한다.
이러한 목적을 위하여, 구조화된 표면(20a)를 구비한 보조 기판(10, 20)이 사용되는데, 상기 표면은 생산될 제품에 관한 음각 금형을 정의한다. 그 후, 유리의 층(30) 또는 유리와 유사한 물질이 상기 보조 기판의 구조화된 표면(20a)에 증발 코팅에 의하여 도포된다. 그 후, 상기 보조 기판은 예를 들어 습성 화학적 수단에 의하여, 양각 구조가 커버되지 않는 방식으로 제거된다.
본 발명은 마이크로렌즈들과 같은 뛰어난 마이크로채널들 및 광학적 마이크로구조들을 생산하는 것을 가능하게 한다.
The object of the present invention is based on processing microstructures in glass or glass-like layers.
For this purpose, auxiliary substrates 10, 20 with structured surfaces 20a are used, which define a negative mold for the product to be produced. Thereafter, a layer of glass 30 or a glass-like material is applied to the structured surface 20a of the auxiliary substrate by evaporation coating. The auxiliary substrate is then removed in such a way that the relief structure is not covered, for example by wet chemical means.
The present invention makes it possible to produce excellent microchannels and optical microstructures such as microlenses.

Description

구조화된 표면을 구비한 제품 생산 방법{METHOD FOR PRODUCING A PRODUCT HAVING A STRUCTURED SURFACE}METHOD FOR PRODUCING A PRODUCT HAVING A STRUCTURED SURFACE}

본 발명은 구조화된 표면을 구비한 제품 생산을 위한 방법, 그리고 일반적으로 이러한 유형의 제품들에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유리에 마이크로 구조를 발생하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a product having a structured surface, and generally to products of this type, and more particularly to a method for generating microstructures in glass.

유리는 그의 우수한 광학적 및 화학적 특성에 의해 광범위한 응용분야에서 가치가 있으며 사용된다. 예를 들어, 유리는 물과 수증기에 매우 내구성이 높고, 그리고 특히 산과 염기와 같은 반응성 강한 성분에 또한 내구성이 높다. 또한, 다른 조성물이나 첨가물의 사용에 의해, 유리는 매우 가변성이며, 이에 따라 매우 넓은 범위의 응용 분야에 적합하다. Glass is valuable and used in a wide range of applications because of its excellent optical and chemical properties. For example, glass is very durable in water and water vapor, and especially in highly reactive components such as acids and bases. In addition, by the use of other compositions or additives, the glass is very variable and therefore suitable for a very wide range of applications.

유리에 관한 주요한 한 응용 분야는 광학 및 광전자공학이다. 예를 들어, 데이터 전송의 분야에서 광학적 구성부품들을 사용하지 않는 것은 이제 상상도 할 수 없는 일이다. One major application area for glass is optics and optoelectronics. For example, it is now unthinkable not to use optical components in the field of data transmission.

특히 이러한 응용 분야에서, 상기 구성부품들은 매우 작아지고 있고, 결과적으로 상기 부품들의 정확성에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 극히 높은 광학적 품질의 광영향, 예를 들어 굴절성 또는 회절성 요소들에 관한 강한 요구가 존재한다. 이러한 관점에서, 단지 예로서 광학적 마이크로렌즈가 언급될 수 있다.Especially in these applications, the components are getting very small, and as a result the demand for accuracy of the components continues to increase. There is a strong demand for extremely high optical quality light effects, for example refractive or diffractive elements. In this respect, optical microlenses may be mentioned by way of example only.

유리의 우수한 광학적 특성들 때문에. 유리는 이러한 목적에 매우 적절하다. 그러나 반면에, 유리는 사용에 있어 특정한 어려움을 보인다. 예를 들어, 유리의 정확한 기계가공, 특히 정밀 구조화가 문제된다. Because of the excellent optical properties of the glass. Glass is very suitable for this purpose. On the other hand, however, glass presents certain difficulties in use. For example, accurate machining of glass, in particular precision structuring, is a problem.

습식 화학적 수단 또는 건식 화학적 수단에 의해 유리를 식각하는 것이 잘 알려져 있는데, 특히 유리의 경우에 있어서만 낮은 식각율로 수행되고, 결과적으로 이러한 유형의 공정은 느리고, 이에 의해 대량 생산은 매우 고비용으로 된다. It is well known to etch glass by wet or dry chemical means, in particular only in the case of glass, with low etch rates, and as a result this process is slow, thereby making mass production very expensive. .

예를 들어, 포투란(FOTURANTM)과 같은 광구조화가능한 유리들을 이용하는 것이 또한 알려져 있다. 그러나 이러한 유형의 유리들은 매우 비싸다.For example, it is also known to use photostructureable glasses such as FOTURAN . However, these types of glass are very expensive.

레이저를 사용하여, 유리 상에 정확한 구조가 또한 형성될 수 있는데, 이러한 기술도 역시 매우 느리고, 유사하게 대량 생산은 매우 고비용으로 된다. Using a laser, accurate structures can also be formed on the glass, which technique is also very slow and similarly mass production becomes very expensive.

또한, 다수의 공지된 기계적 기계가공 공정, 예를 들어, 연삭(grinding) 및 연마(polishing)가 존재하는데, 그러나 이러한 공정들은 일반적으로 다른 공정들에 의해 달성될 수 있는 정확도나 정밀도를 얻지 못한다. In addition, there are many known mechanical machining processes, such as grinding and polishing, but these processes generally do not achieve the accuracy or precision that can be achieved by other processes.

그러므로, 본 발명은 구조화된 표면을 구비한 제품을 단순하고 저비용으로 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다. It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing a product having a structured surface in a simple and low cost.

본 발명의 다른 목적은 정확하고 정밀하게 위치되고 및/또는 다양한 구조화를 허용하는, 구조화된 표면을 구비한 제품을 생산하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a product having a structured surface that is accurately and precisely positioned and / or allows for a variety of structuring.

본 발명의 다른 목적은 유리에 적합하거나 또는 유리 구조를 가지는 물질에 적합하거나, 그 물질들에 한정됨 없이 구조화된 특히 마이크로 구조화된 표면을 구비한 제품을 생산하는 방법을 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a method for producing a product having a structured, particularly microstructured surface suitable for, or not limited to, a material suitable for glass or having a glass structure.

본 발명의 다른 목적은 대량 생산에 적합하고 종래 기술의 단점들을 없애거나 적어도 감소시키는 구조화된 표면을 구비한 제품의 생산 방법을 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a method of producing a product having a structured surface that is suitable for mass production and which eliminates or at least reduces the disadvantages of the prior art.

본 발명의 목적은 단순히 독립 청구항들의 내용에 의해 매우 단순하게 달성된다. 본 발명의 유익한 개선점들은 종속 청구항들에서 정의된다.The object of the invention is achieved very simply by the content of the independent claims. Advantageous refinements of the invention are defined in the dependent claims.

본 발명은 소정의 방식으로, 특히 마이크로 구조들, 예를 들어 마이크로 렌즈들 및/또는 마이크로 채널들을 유리 내에 또는 유리로부터 생산하기 위한 구조화된 표면을 구비한 제품을 생산하는 공정을 제공한다. 상기 공정은 보조 기판을 제공하는 단계와, 상기 보조 기판의 적어도 한 표면을 구조화하는 단계와, 그리고 상기 보조 기판의 구조화된 표면에 제 1 물질의 제 1 층을 도포하는 단계를 포함한다.The present invention provides a process for producing a product with a structured surface in some way, in particular for producing microstructures, for example microlenses and / or microchannels in or from glass. The process includes providing an auxiliary substrate, structuring at least one surface of the auxiliary substrate, and applying a first layer of a first material to the structured surface of the auxiliary substrate.

본 명세서에서, 상기 보조 기판의 상기 구조화된 표면은 상기 보조 기판의 실제 구조화된 표면을 의미하는 것으로 이해될 필요가 없고 오히려 상기 보조 기판에 도포된 층의 구조화된 표면도 포함된다고 이해되어야 한다. 그렇지만, 상기 보조 기판 역시 직접적으로 구조화될 수 있다.(도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하라)In this specification, the structured surface of the auxiliary substrate need not be understood to mean the actual structured surface of the auxiliary substrate, but rather it is to be understood to include the structured surface of the layer applied to the auxiliary substrate. However, the auxiliary substrate may also be structured directly (see FIGS. 4A, 4B and 4C).

보조 기판을 구조를 정의하는 요소로서 사용하는 것은, 추가된 층들에 적합한 경우, 본 발명에서 매우 유리한 것으로 밝혀졌는데, 이는 이러한 보조 기판의 물질이 구조화가능 특성들에 근거하여 선택되거나 조정될 수 있기 때문이다. 특히, 상기 보조 기판은 반드시 투명할 필요가 없는데, 이는 다시 제거되어서 최종적인 생산품의 일부가 되지 않기 때문이다. 상기 제거가능한 보조 기판은 적당하다면 재사용가능하고, 따라서 비용 감축에 또한 기여하게 된다.The use of an auxiliary substrate as an element defining the structure has been found to be very advantageous in the present invention, when suitable for the added layers, since the material of such an auxiliary substrate can be selected or adjusted based on the configurable properties. . In particular, the auxiliary substrate does not necessarily need to be transparent because it is removed again and not part of the final product. The removable auxiliary substrate is reusable if appropriate, thus also contributing to cost reduction.

따라서, 상기 보조 기판은 바람직하게는 상기 제 1 층을 도포한 후에, 만일 적당하다면 추가적인 공정 단계들 후에, 특히 상기 제 1 층으로부터 또는 생산품으로부터 분리되거나 다시 제거될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1 층은 상기 구조화된 표면을 유지하는 동안 상기 보조 기판으로부터 분리되거나 제거될 수 있다. Thus, the auxiliary substrate may preferably be separated or removed again after application of the first layer, if appropriate after further processing steps, in particular from the first layer or from the product. In other words, the first layer can be separated or removed from the auxiliary substrate while maintaining the structured surface.

그러므로, 특히. 본 발명에 따른 방법에서, 소정의 형태로 구조화된 표면을 구비하는 음각(negative) 마스크 또는 금형(mold)이 제공되고, 상기 제 1 층에서 상기 네거티브 마스크의 구조화된 표면의 양각 인상(positive impression)을 생성하기 위하여, 상기 제 1 층이 상기 음각 마스크 상에 증착된다.Therefore, especially. In the method according to the invention, a negative mask or mold having a structured surface in a predetermined form is provided, and a positive impression of the structured surface of the negative mask in the first layer. In order to produce the first layer, the first layer is deposited on the intaglio mask.

제 3 물질, 특히 유리, 유리 구조를 구비한 물질 또는 다른 것, 특히 투명한 재료로 만들어진 자기 지지형 캐리어 또는 제품 기판 물질이 상기 제 1 층에 도포되는 것이 바람직하다.It is preferred that a third material, in particular glass, a material with a glass structure or another, in particular a self-supporting carrier or product substrate material made of a transparent material is applied to the first layer.

기판 상에 구조화된 층, 특히 제품 기판을 생성하기 위한 본 발명에 따른 공정은, 기존 공정에서와 같이 상기 층이 상기 제품 기판으로부터 분리되어 성장되지 않고 오히려 생산될 제품의 측면에서, 상기 제품 기판을 향해 성장되기 때문에 매우 놀라운 접근이라는 점이 명백할 것인 바, 이는 사용된 음각 기술은 상기 구조화 층이 상기 보조 기판 상에서 성장됨을 의미하기 때문이다. The process according to the invention for producing a structured layer on a substrate, in particular a product substrate, does not allow the layer to be grown separately from the product substrate as in existing processes, but rather in terms of the product to be produced. It will be clear that this is a very surprising approach since it grows toward the surface, since the engraved technique used means that the structured layer is grown on the auxiliary substrate.

본 발명에 따른 상기 방법은, 유리에 마이크로 구조를 생성하는데 단순하고, 빠르고, 그리고 저비용이라는 점에서, 특히 유리하다. 또한, 대응하는 음각 금형들을 정의하는 상기 보조 기판의 표면을 구비하는 상기 층 표면에 매우 작은, 특히 회절성 또는 굴절성인 구조들, 예를 들어 마이크로 렌즈들 또는 마이크로 채널들을 생성하는 것이 가능하다.The method according to the invention is particularly advantageous in that it is simple, fast and low cost to produce microstructures in glass. It is also possible to produce very small, in particular diffractive or refractive structures, for example microlenses or microchannels, on the surface of the layer with the surface of the auxiliary substrate defining the corresponding negative molds.

또한, 상기 표면 구조는 사용되는 상기 음각 기술에 의해 정확하게 미리정해지고 제어될 수 있어서, 균일한 제품 품질 및 높은 표면 품질을 달성하는 것이 가능하다.In addition, the surface structure can be accurately predetermined and controlled by the engraving technology used, so that it is possible to achieve uniform product quality and high surface quality.

상기 제 1 물질은 유리이거나 유리와 유사한 물질인 것이 바람직하고, 따라서 상기에 개략적으로 설명한 이점들을 가지는 소정의 형태로 구조화된 유리 층을 생산하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 유리, 유리와 유사한 물질 또는 다른 투명한 물질로 만들어진 예를 들어 마이크로 렌즈인 마이크로 구조는 유리 섬유 광학의 분야에서 매우 광범위한 잠재적인 응용들을 가진다.The first material is preferably glass or a glass-like material, and therefore it is possible to produce a structured glass layer in any form having the advantages outlined above. Microstructures, for example microlenses made of glass, glass-like materials or other transparent materials according to the invention have a wide range of potential applications in the field of glass fiber optics.

유리와 유사한 적합한 층은 특히 CVD(화학적 기상 증착:chemical vapor deposition)에 의해 증착되고 예를 들어 인 및/또는 붕소로 도핑되는 SiO2 층이다. 인 및 붕소는 유사하게 증기 상(vapor phase)으로 증착된다. 이러한 유형의 층은 리플로(reflow) 온도가 유리의 경우보다 낮은 점에서 이점을 가진다. Suitable layers similar to glass are in particular SiO 2 layers deposited by CVD (chemical vapor deposition) and doped with phosphorus and / or boron, for example. Phosphorus and boron are similarly deposited in the vapor phase. This type of layer has the advantage that the reflow temperature is lower than for glass.

본 발명에 따라 구조화된 제품이 마이크로 유체공학에서의 사용에 매우 적합하다는 본 발명의 추가적인, 예상 못한 이득이 알려졌다. 본 명세서에서, 마이크로 채널들을 구비한 상기 유리 층이 높은 화학적 안정성을 특징으로 하는 것은, 특히 유리하다. Further, unexpected benefits of the present invention have been found that the products structured according to the present invention are well suited for use in microfluidics. It is particularly advantageous here that the glass layer with micro channels is characterized by high chemical stability.

유리는 그 열적, 기계적 그리고 광학적 특성의 측면에서 고도의 가변성을 특징으로 하고 있다. Glass is characterized by a high degree of variability in terms of its thermal, mechanical and optical properties.

상기 제 1 층 또는 유리 층이 상기 보조 기판 상에, 증발 코팅(evaporation coating)에 의해서 증착되는 것이 특히 바람직하다. 전자 빔 증발 코팅 공정 또는 스퍼터링(sputtering) 공정이 특히 적합하다고 알려졌다. 본 명세서에서는, 증발 코팅 유리, 예를 들어 Schott사에서 생산된 증발 코팅 유리 8329가, 상기 보조 기판 상에서 증기를 응결시키고 유리화하면서(vitrify), 전자 빔에 의해 진공 챔버에서 증발될 때까지 가열되는 것이 바람직하다. It is particularly preferred that the first layer or glass layer is deposited on the auxiliary substrate by evaporation coating. Electron beam evaporation coating processes or sputtering processes are known to be particularly suitable. Herein, evaporation coated glass, for example evaporation coated glass 8329 produced by Schott, is heated until it is evaporated in a vacuum chamber by an electron beam while condensing and vitrifying vapor on the auxiliary substrate. desirable.

이러한 측면에서, 본 발명은 본원 출원인과 동일한 이름으로 출원된 다음의 특허출원과 관계있는 바, 이들 출원은 참조로써 본 명세서에 인용된다.In this respect, the present invention relates to the following patent application filed under the same name as the applicant of the present application, which is incorporated herein by reference.

DE 202 05 830.1, 2002년 4월 15일 출원Filed DE 202 05 830.1, April 15, 2002

DE 102 22 964.3, 2002년 5월 23일 출원Filed DE 102 22 964.3, 23 May 2002

DE 102 22 609.1, 2002년 5월 23일 출원Filed DE 102 22 609.1, May 23, 2002

DE 102 22 958.9, 2002년 5월 23일 출원Filed DE 102 22 958.9, 23 May 2002

DE 102 52 787.3, 2002년 11월 13일 출원Filed DE 102 52 787.3, November 13, 2002

DE 103 01 559.0, 2002년 1월 16일 출원 Filed DE 103 01 559.0, January 16, 2002

하기의 파라미터들은 유리의 연속 층을 도포하는 데에 유리하다. The following parameters are advantageous for applying a continuous layer of glass.

기판의 표면 거칠기 : < 50㎛Surface Roughness of Substrate: <50㎛

증발 동안의 BIAS 온도 : ≒ 100℃BIAS temperature during evaporation: ≒ 100 ℃

증발 동안의 기압 : 10-4 mbar Barometric pressure during evaporation: 10 -4 mbar

상기 제 1 층을 증발 코팅에 의하여 증착 또는 도포하는 것은 플라즈마 이온 보조 증착(PIAD)에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 상기 기판 상에 추가적으로 이온빔이 가해진다. 이온 빔은 플라즈마 소스, 예를 들어 적당한 가스의 이온화에 의하여 발생될 수 있다. 상기 플라즈마에 의하여 상기 층은 더욱 더 고밀도화되고, 느슨하게 부착된 입자들이 상기 기판 표면으로부터 제거된다. 이에 의하여 특히 고밀도이며, 낮은 결함의 증착층들이 얻어진다.The deposition or application of the first layer by evaporation coating is preferably accomplished by plasma ion assisted deposition (PIAD). In this case, an additional ion beam is applied on the substrate. The ion beam may be generated by ionization of a plasma source, for example a suitable gas. The plasma makes the layer even more dense and loosely attached particles are removed from the substrate surface. This results in particularly high density, low defect deposition layers.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 1 층은 그 층이 도포 또는 증착된 후에 예를 들어 화학적으로 및/또는 기계적으로 평탄화된다. 이러한 목적을 위한 적절한 공정들에는 습식 화학적 식각 또는 상기 유리 층의 연삭(grinding) 및/또는 연마(polishing) 공정이 포함된다. 이러한 경우에, 상기 제품 기판은 하기의 평탄화가 이루어진 후에 부여되는 것이 바람직하다. According to a preferred embodiment of the invention, the first layer is for example chemically and / or mechanically planarized after the layer has been applied or deposited. Suitable processes for this purpose include wet chemical etching or grinding and / or polishing of the glass layer. In this case, the product substrate is preferably provided after the following planarization has been made.

상기 제품 기판, 특히 자립되고 상기 제품에 안정성을 제공하는 상기 제품 기판이 상기 평탄화된 제 1 층 또는 유리 층에 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 상기 제품 기판은, 예를 들어 상기 제 1 층에 대해 양극 접합된다. 양극 접합은 생산된 제품에 높은 화학적 부하(chemical load)를 가할 수 있게 한다는 점에서 유익하다. It is preferred that the product substrate, in particular the product substrate freestanding and providing stability to the article, is applied to the flattened first layer or glass layer. In this case, the product substrate is, for example, anodically bonded to the first layer. Anodic bonding is beneficial in that it enables high chemical loads on the produced product.

대안적으로 또는 추가적으로, 상기 제품 기판은 상기 제 1 층에 접착 결합된다. 특히 이러한 경우에, 상기 접착제에 의해 비평평함이 보완되기 때문에, 상기 평탄화는 생략되는 것이 유익하다. 이러한 예에서, 상기 평탄화는 말하자면, 상기 접착제에 의해 영향을 받는다. 이러한 간단한 실시예는 비광학적 제품들, 예를 들어, 마이크로 유체공학에 관한 제품들에 특히 적당하다. 상기 사용된 접착제는 예를 들어, 에폭시(epoxy) 특히 투명한 에폭시 수지이다. Alternatively or additionally, the product substrate is adhesively bonded to the first layer. In particular in this case, it is advantageous that the flattening is omitted since the flatness is compensated for by the adhesive. In this example, the planarization is, as it were, affected by the adhesive. This simple embodiment is particularly suitable for non-optical products, for example those relating to microfluidics. The adhesive used is, for example, epoxy, in particular transparent epoxy resin.

양극 접합 동안, 그리고 접착식 결합 동안 모두 에폭시를 사용하는데, 고정되고 영속성이 있는 샌드위치식 합성물이 양극 접합 또는 상기 에폭시 수지에 의해 구현되는 바, 상기 합성물은 상기 제품 기판, 상기 제 1 층 또는 유리 층, 및 상기 접합 층을 포함하고, 상기 합성물은 본 발명에 따른 공정에 의해 생산가능하거나 생산된 상기 보조 기판의 제거 후에 중간 생산물 또는 최종 생산물로서 얻어진다. Epoxy is used both during the anodic bonding and during the adhesive bonding, wherein a fixed and durable sandwich composite is implemented by the anodic bonding or the epoxy resin, the composite comprising the product substrate, the first layer or the glass layer, And the bonding layer, wherein the composite is obtained as an intermediate product or an end product after removal of the auxiliary substrate producible or produced by the process according to the invention.

특히, 상기 제품 기판 및/또는 제 1 층은 투명하고, 이에 의해 상기 합성물은 특히, 바람직하게는 가시광선 또는 적외선 영역에서 빛이 투과될 수 있거나 또는 빛에 투명하다. 즉, 본 발명에 따라, 광학적 예를 들어 굴절성 또는 회절성의 합성물 소자가 생성된다. 그러므로, 예를 들어 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 전체를 생성하는데 이용될 수 있다. In particular, the product substrate and / or the first layer are transparent, whereby the composite is particularly transparent to light or may be permeable to light, particularly in the visible or infrared region. In other words, according to the invention, a composite device optically for example refractive or diffractive is produced. Thus, for example, the present invention can be used to create an entire micro lens array.

대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어 반사 방지 코팅 및/또는 적회선 흡수 층과 같은 추가적인 층들이, 상기 평탄화된 제 1 층에, 즉 상기 제 1 층과 상기 제품 기판 사이에 도포되는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 타입의 층 또는 층들은 또한 상기 제 1 층으로부터 대향하는 면에 있는 결합된 층 상에서 상기 제품 기판에 도포될 수 있다. 이러한 방식으로, 추가적인 광학적 구성부품들이 통합된다.Alternatively or additionally, further layers, such as, for example, antireflective coatings and / or infrared ray absorbing layers, are preferably applied to the planarized first layer, ie between the first layer and the product substrate. However, this type of layer or layers can also be applied to the product substrate on a bonded layer on opposite sides from the first layer. In this way, additional optical components are integrated.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 보조 기판은 제 2 물질로 만들어진 또는 그러한 물질로 구성된 자립 캐리어를 포함한다. 상기 사용된 제 2 물질은 바람직하게는 유리가 아니고, 실리콘 및/또는 세라믹 및/또는 예를 들어 알루미늄인 금속 및/또는 금속 합금이다. According to a preferred embodiment of the invention, the auxiliary substrate comprises a freestanding carrier made of or composed of a second material. The second material used is preferably not glass, but a metal and / or metal alloy which is silicon and / or ceramic and / or aluminum for example.

본 발명의 임의의 실시예에 따라, 상기 보조 기판, 보다 정확하게는 상기 제 2 물질은 직접 구조화되고, 결과적으로 반드시 추가적인 층들이 도포될 필요는 없지만 상기 유리 층의 증착에 앞서, 추가적인 층들이 도포될 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 보조 기판은 상기 구조화하는 단계에 앞서서 또는 적당하다면 상기 구조화하는 단계 후에, 화학적 또는 기계적 방식에 의하여, 예를 들어 평면 래핑(plane-lapping)에 의하여 평탄화된다. According to any embodiment of the present invention, the auxiliary substrate, more precisely the second material, is directly structured and consequently additional layers may be applied prior to the deposition of the glass layer, although not necessarily additional layers need to be applied. Can be. In this embodiment, the auxiliary substrate is planarized by chemical or mechanical manner, for example by plane-lapping, prior to the structuring step or after the structuring step, as appropriate.

상기 유리 층의 증착 후에 상기 유리 구조를 노출시키기 위하여, 상기 보조 기판은, 특히 상기 제 2 층은 실질적으로 완전히 또는 적어도 부분적으로 식각되어 제거되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 실리콘 보조 기판의 경우에, 상기 실리콘 보조 기판은 수산화 칼륨에 의해 화학적으로 용해된다.In order to expose the glass structure after the deposition of the glass layer, it is preferred that the auxiliary substrate is removed, in particular the second layer being substantially completely or at least partially etched away. For example, in the case of a silicon auxiliary substrate, the silicon auxiliary substrate is chemically dissolved by potassium hydroxide.

상술한 실시예에 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 실시예에 따라서 상기 보조 기판은 제 2 물질로 만들어진 자기 지지 캐리어 및 상기 캐리어에 도포되는 구조화 층을 포함한다. 이러한 경우에, 상기 캐리어가 아닌 구조화 층의 쪽이 구조화되는 것이 바람직하다. Alternatively or additionally to the embodiment described above, according to another embodiment, the auxiliary substrate comprises a self supporting carrier made of a second material and a structured layer applied to the carrier. In this case, it is preferred that the side of the structured layer, rather than the carrier, is structured.

상기 구조화 층은 특히 레지스터 또는 포토레지스트를 포함하거나 그들로 구성된다. 그레이 스케일 레지스트는 특히 아날로그 구조, 예를 들어 렌즈들을 생산하는데 이용된다. 상기 유리 층의 증착에 이어서, 상기 구조화 층이 그 후 완전히 또는 적어도 부분적으로 식각되어, 특히 화학적으로 용해됨으로써 제거된다.The structured layer comprises in particular or consists of a resistor or photoresist. Gray scale resists are used in particular to produce analog structures, for example lenses. Following deposition of the glass layer, the structured layer is then completely or at least partially etched away, in particular removed by chemical dissolution.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 중간 층들이 또한 상기 캐리어와 상기 구조화 층 사이에 배치된다. 상기 중간 층 또는 층들은 바람직하게 레지스트를 포함하거나 또는 레지스트로 구성된다. 특히, 상기 중간 층의 레지스트 및 상기 구조화 층의 레지스트는 다른 물질로 만들어지고, 이에 의해 상기 레지스트들은 선택적으로 식각되어 제거될 수 있다.According to a preferred embodiment of the invention, at least one or more intermediate layers are also disposed between the carrier and the structured layer. The intermediate layer or layers preferably comprise resist or consist of resist. In particular, the resist of the intermediate layer and the resist of the structured layer are made of different materials, whereby the resists can be selectively etched away.

바람직한 실시예에서, 상기 보조 기판 또는 구조화 층은 리소그라피 방식에 의해 구조화된다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로 상기 구조화는 정밀 마스터에 의하여, 예를 들어 압축, 특히 필름이나 포일(foil)안으로 압축함으로써 기계적으로 생성되는 것이 또한 가능하다. 이러한 단순화 과정에서도, 마이크로미터 범위에서의 정확성을 달성하는 것이 가능하다. In a preferred embodiment, the auxiliary substrate or structured layer is structured by lithography. Alternatively or additionally, however, it is also possible that the structuring is produced mechanically by a precision master, for example by compression, in particular into a film or foil. Even in this simplification process, it is possible to achieve accuracy in the micrometer range.

예를 들어 상대적으로 낮은 정확성이 요구되는 구조들에 관하여, 상기 구조화는 스크린 프린팅에 의하여 생성될 수 있다.For structures that require relatively low accuracy, for example, the structuring can be created by screen printing.

미리 구조화되거나 마이크로구조화된 필름이나 포일을 상기 보조 기판에 적용 또는 접착식으로 결합하는 것은 특히 단순한 것이며, 이에 따라 바람직하다.Applying or adhesively bonding a prestructured or microstructured film or foil to the auxiliary substrate is particularly simple and is therefore preferred.

또한, 본 발명은 202년 4월 15일에 출원한 독일 실용신안 출원 U-202 05 830.1 및 202년 5월 23일에 출원한 독일 특허 출원 DE-102 22 609.1에 제시된 발명에 관련되어 있다. 그러므로, 상기 두 출원들의 내용은 본 명세서에 참조로서 인용한다. The invention also relates to the inventions presented in German Utility Model Application U-202 05 830.1, filed April 15, 202 and German Patent Application DE-102 22 609.1, filed May 23, 202. Therefore, the contents of these two applications are incorporated herein by reference.

하기에서, 본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 근거하여 보다 상세히 설명될 것이다.In the following, the invention will be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.

구조화된 표면을 구비한 제품을 단순하고 저비용으로 생산할 수 있는 방법이 제공된다. A method is provided for producing a product having a structured surface in a simple and low cost.

도 1a 내지 도 1i는 본 발명의 제 1 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 제품의 생산을 도시한다.
도 2f 내지 도 2g는 본 발명의 제 2 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 제품의 생산을 도시한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 3 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 제품의 생산을 도시한다.
도 4a, 도 4c, 및 도 4d는 본 발명의 제 4 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 제품의 생산을 도시한다.
도 5f 및 도 5g는 본 발명의 제 5 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 제품의 생산을 도시한다.
도 6a, 도 6d 및 도 6f는 본 발명의 제 6 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 제품의 생산을 도시한다.
도 7은 TOF-SIMS 측정 결과를 도시한다.
도 8은 현미경 이미지의 사진을 도시한다.
도 9는 누설차단(leaktightness) 테스트에 관한 홀 마스크를 구비한 웨이퍼를 도식으로 도시한다.
1A-1I illustrate the production of a product according to the invention, in accordance with a first embodiment of the invention.
2F-2G illustrate the production of a product according to the invention, in accordance with a second embodiment of the invention.
3a to 3f show the production of a product according to the invention, according to a third embodiment of the invention.
4A, 4C, and 4D illustrate the production of a product according to the invention, in accordance with a fourth embodiment of the invention.
5F and 5G illustrate the production of a product according to the invention, in accordance with a fifth embodiment of the invention.
6A, 6D and 6F illustrate the production of a product according to the invention, in accordance with a sixth embodiment of the invention.
7 shows the results of the TOF-SIMS measurement.
8 shows a photograph of a microscope image.
9 shows diagrammatically a wafer with a hole mask for a leaktightness test.

하기에서, 예로서, 본 발명의 6개의 실시예들이 설명되는 바, 다양한 실시예들의 특징들은 서로 간에 조합될 수 있다. In the following, by way of example, six embodiments of the present invention are described, in which the features of the various embodiments can be combined with each other.

도면들은 대응하는 생산 단계에서 상기 제품의 도식적인 단면도를 도시한다. The figures show a schematic cross sectional view of the product at a corresponding production stage.

명료화를 위하여, 동일하거나 유사한 생산 단계를 나타내는 도면들은 같은 문자들로 표시되었고, 결과적으로 임의의 문자들은 도면의 순서에서 생략되었다. 도면에서 동일하고 유사한 부분들은 같은 참조 부호들로 나타난다. For the sake of clarity, figures representing the same or similar production stages have been represented by the same characters, with the result that any characters have been omitted in the order of the figures. The same and similar parts in the drawings are represented by the same reference numerals.

실시예Example 1 One

도 1a는 실리콘으로 만들어진 보조 기판(10)을 도시한다.1A shows an auxiliary substrate 10 made of silicon.

다음 공정 단계에 따라서, 도 1b에 도시된 포토레지스트 층, 보다 구체적으로 그레이 스케일 레지스트(20)가 상기 기판(10)의 상부면(10a)에 도포된다. 상기 그레이 스케일 레지스트는 아날로그 구조들을 생성하는 것이 또한 가능하다는 장점을 가진다.According to the next process step, a photoresist layer, more specifically gray scale resist 20, shown in FIG. 1B is applied to the top surface 10a of the substrate 10. The gray scale resist has the advantage that it is also possible to produce analog structures.

도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 그레이 스케일 레지스트(20)에 그레이 스케일 리소그라피에 의하여 구조들(21 내지 24)이 생성된다. 상기 구조들(21 및 22)은 두 개의 볼록 렌즈에 관한 음각 금형으로서 설계된 두 개의 회전식의 대칭적인 중공(hollow)을 나타낸다. 상기 구조(23)는 삼각 구조에 관한 음각 금형을 형성하고 상기 구조(24)는 사각형의 이원(binary) 회절 구조에 관한 음각 금형을 나타낸다.As shown in FIG. 1C, structures 21 to 24 are produced by gray scale lithography in the gray scale resist 20. The structures 21 and 22 represent two rotary symmetrical hollows designed as intaglio molds for two convex lenses. The structure 23 forms an intaglio mold for a triangular structure and the structure 24 represents an intaglio mold for a rectangular binary diffraction structure.

도 1d에 도시된 바와 같이, 제 1 층 또는 유리 층(30)이 PVD(물리적 기상 증착:physical vapor deposition)에 의해 상기 레지스트(20)의 상부면(20a) 상에 증착된다. 이러한 예에서, 상기 Schott Glas사에서 생산된 증착 코팅 유리 8329가 상기 유리 층(30)에 대한 물질로서 사용된다. 그러나 대안적으로 증발 코팅에 적합한 다른 임의의 유리를 실제 사용하는 것도 또한 가능하다. 그러나, 유리가 아닌 다른 물질들, 예를 들어 Al2O3 또는 SiO2를 증착하는 것도 또한 가능하다. As shown in FIG. 1D, a first layer or glass layer 30 is deposited on top surface 20a of resist 20 by PVD (physical vapor deposition). In this example, deposition coated glass 8329 produced by Schott Glas is used as the material for the glass layer 30. Alternatively, however, it is also possible to actually use any other glass suitable for the evaporation coating. However, it is also possible to deposit other materials than glass, for example Al 2 O 3 or SiO 2 .

도 1d에 도시된 바와 같이 상기 유리 층(30)의 평평하지 않은 표면(30a)을 평탄하게 하기 위하여, 상기 층이 평탄화된다.In order to flatten the uneven surface 30a of the glass layer 30 as shown in FIG. 1D, the layer is planarized.

본 예시적인 실시예에서, 상기 평탄화는 상기 보조 기판(10)으로부터 떨어진 상기 유리 층(30)의 그 면(30a)에서 상기 유리 층(30)을 연삭 및 연마함으로써 이루어진다. 결과적으로, 상기 유리 층(30)은 평평하게 연마된 표면(30b)이 된다. 상기 평탄화 단계 후의 결과는 도 1e에 도시된다.In this exemplary embodiment, the planarization is achieved by grinding and polishing the glass layer 30 at its side 30a of the glass layer 30 away from the auxiliary substrate 10. As a result, the glass layer 30 becomes a flat polished surface 30b. The result after the planarization step is shown in FIG. 1E.

도 1f에 도시된 바와 같이, 상기 보조 기판(10)과 동일하지 않은 제품 기판(50)이 상기 유리 층(30)의 표면(30b)에 양극 접합되는데, 상기 접합은 도 1f에서 참조 번호(40)로 표시된다.As shown in FIG. 1F, a product substrate 50, which is not identical to the auxiliary substrate 10, is anodized to the surface 30b of the glass layer 30, which is referred to by reference numeral 40 in FIG. 1F. Is indicated by).

예를 들어, 사용된 상기 제품 기판(50)은 압연한 판, 특히 Schott사에서 생산된 D263이다. 임의의 응용에 따라, Schott사에서 생산된 AF45, AF37와 같은 알칼리가 포함되지 않은 유리가 또한 유익하다. 대안적으로, 상품명 "Tenaer Glas"로 알려진 Schoot사에서 생산된 Borofloat 33과 같은 플로트 유리(float glass)가 사용된다. 상기 제품 기판(50)은 자기 지지이고 생산될 제품을 안정화하고, 결과적으로 이러한 예에서, 상기 유리 층(30)은, 요구되는 경우 자기 지지일 수 있으나, 자기 지지가 아니다.For example, the product substrate 50 used is a rolled plate, in particular D263 produced by Schott. Depending on any application, alkali free glass such as AF45, AF37 produced by Schott is also beneficial. Alternatively, float glass such as Borofloat 33 produced by Schoot, known under the trade name "Tenaer Glas", is used. The product substrate 50 is self supporting and stabilizes the product to be produced, and consequently in this example, the glass layer 30 may be self supporting, if desired, but not self supporting.

그 후, 상기 보조 기판(10) 및 상기 그레이 스케일 레지스트(20)가 상기 그레이 스케일 레지스트를 식각함으로써 제거되고, 이에 의해 도 1g에 도시된 바와 같이 잔여하는 것은 상기 제품 기판(50), 상기 유리 층 또는 유리 구조(30) 및 상기 양극 접합(40)이다. 상기 유리 층(30)은 상기 음각 구조들(21 내지 24)에 상보적인 양각 구조들(31 내지 34)을 가진다. 상기 양각 구조들은 약 1mm의 지름을 가지는 두 개의 회전식의 대칭적인 볼록 렌즈들(31 및 32), 삼각 돌출부(33) 및 사각 구조(34)를 포함한다. 상기 구조들(33 및 34)은 상기 도면의 평면에 수직 방향으로 확장된다. 그러나 당업자에게는 본 발명에 따른 공정이 상기 유리 층(30) 내의 다른 바람직한 이원 또는 비 이원 구조를 실제로 생성하는데 이용될 수 있음이 명백할 것이다. 특히, 500㎛, 200㎛, 100㎛, 50㎛, 20㎛ 및 10㎛보다 작은 구조들을 생산하는 것도 가능하다. 도 1g에 도시된 상기 제품은 이미 마이크로구조화된 표면을 구비한 광학적으로 투명한 제품을 나타냈다. 그러나, 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 이중 면의 구조화된 표면들을 구비하는 제품을 얻기 위하여 상기 제품은 도 1h 및 도 1i에 도시된 바와 같이 더 공정된다. Thereafter, the auxiliary substrate 10 and the gray scale resist 20 are removed by etching the gray scale resist, whereby what remains as shown in FIG. 1G is the product substrate 50, the glass layer. Or glass structure 30 and the anodic bonding 40. The glass layer 30 has relief structures 31 to 34 complementary to the intaglio structures 21 to 24. The relief structures include two rotatable symmetrical convex lenses 31 and 32, a triangular protrusion 33 and a rectangular structure 34 having a diameter of about 1 mm. The structures 33 and 34 extend in a direction perpendicular to the plane of the figure. However, it will be apparent to those skilled in the art that the process according to the invention can be used to actually produce other desirable binary or non-binary structures in the glass layer 30. In particular, it is also possible to produce structures smaller than 500 μm, 200 μm, 100 μm, 50 μm, 20 μm and 10 μm. The product shown in FIG. 1G already represents an optically clear product with a microstructured surface. However, according to this exemplary embodiment, the article is further processed as shown in FIGS. 1H and 1I to obtain a product having double sided structured surfaces.

도 1h에서, 반사방지 코팅(60)이 상기 유리 층(30)과 떨어져 있는 상기 제품 기판(50)의 상부면(50a)에 도포된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어 적외선 흡수 층 및/또는 다른 광학적 층들을 도포하는 것 역시 가능하다.In FIG. 1H, an antireflective coating 60 is applied to the top surface 50a of the product substrate 50 away from the glass layer 30. Alternatively or additionally, it is also possible to apply, for example, an infrared absorbing layer and / or other optical layers.

도 1i에 도시된 바와 같이, 제 2 구조화된 유리 층이 양극 접합(70)에 의해서 반사방지 코팅(60)에 도포된다. 상기 제 2 구조화된 유리 층(80)은 상기 제 1 구조화된 유리 층(30)과 같은 공정을 사용하여 생산된다. 이 명세서에서, 상기 제 2 구조화된 유리 층(80)이 관련된 포토레지스트 및 보조 기판(도시되지 않음)과 함께, 즉 도 1e에 대응하는 단계에서, 상기 반사방지 코팅(70)에 도포되고, 그 후 상기 제 2 유리 층(80)에 관련된 상기 포토레지스터 및 보조 기판(도시되지 않음)은 단지 식각되어 제거되는 것이 유리하게 될 것이다. As shown in FIG. 1I, a second structured glass layer is applied to the antireflective coating 60 by an anodic bonding 70. The second structured glass layer 80 is produced using the same process as the first structured glass layer 30. In this specification, the second structured glass layer 80 is applied to the antireflective coating 70 together with an associated photoresist and an auxiliary substrate (not shown), ie in a step corresponding to FIG. It would then be advantageous if the photoresist and auxiliary substrate (not shown) associated with the second glass layer 80 were only etched away.

대안적으로, 상기 보조 기판(10) 및 상기 포토레지스트(20)가 상기 제 1 구조화된 유리 층(30)으로부터 식각되어 제거되기 전에, 즉 도 1f에 도시된 단계에서 상기 제 2 구조화된 유리 층(80)이 또한 상기 제품 기판(50)에, 만일 적당한 경우라면 상기 반사방지 코팅(60) 및/또는 다른 층들과 함께 도포될 것이다. 이러한 과정은 상기 제 1 및 제 2 구조화된 유리 층들(30, 80)에 관련된 상기 포토레지스트들 및 보조 기판들이 동시에 식각되어 제거될 수 있다는 점에서 이득이다.Alternatively, the second structured glass layer before the auxiliary substrate 10 and the photoresist 20 are etched away from the first structured glass layer 30, ie in the step shown in FIG. 1F. 80 will also be applied to the product substrate 50 with the antireflective coating 60 and / or other layers, if appropriate. This process is advantageous in that the photoresists and auxiliary substrates associated with the first and second structured glass layers 30, 80 can be simultaneously etched away.

실시예Example 2 2

도 2f는 양극 접합이 아닌 에폭시 층(41)에 의해 접착식으로 결합된 제품을 도시한다. 그의 다른 점은 도 2f에 도시된 단계까지 상기 제품은 도 1a 내지 도 1d에 도시된 단계들과 같은 방식으로 생산된 것이다.2F shows the article adhesively bonded by an epoxy layer 41 rather than an anodic junction. The difference is that the product is produced in the same manner as the steps shown in Figs. 1A to 1D until the step shown in Fig. 2F.

그러므로, 상기 제품 기판 또는 캐리어(50)를 접착식으로 결합하는데 사용되는 시작 점은 상기 유리 층(30)을 평탄화하는 단계에 앞선 제품이다. 상기 제품 기판(50)은 에폭시에 의해서 상기 평평하지 않은 유리 층(30)에 접착식으로 결합된다. 도 2f에서 도시되는 바와 같이, 상기 에폭시(41)는 상기 유리 층(30)의 비평평함을 보완한다. Therefore, the starting point used to adhesively bond the product substrate or carrier 50 is the product prior to the step of planarizing the glass layer 30. The product substrate 50 is adhesively bonded to the non-flat glass layer 30 by epoxy. As shown in FIG. 2F, the epoxy 41 compensates for the flatness of the glass layer 30.

도 2g에서, 상기 보조 기판(10) 및 상기 포토레지스트(20)는 상기 제 1 실시예에의 방식으로 식각되어 제거된다.In FIG. 2G, the auxiliary substrate 10 and the photoresist 20 are etched away in the manner of the first embodiment.

도 2g에 도시된 제품(1)은 상기 이원 구조(34) 대신에 삼각 이원 구조(35)를 더 갖는다는 점에서 도 1d에 도시된 제품과 다르다. 0.1 내지 2 ㎕ 범위의 부피를 가지는 마이크로 채널(36)이 상기 도면의 평면에 수직으로 연장하는 상기 두 개의 삼각 구조들(33, 35) 사이에 형성된다. 그러므로, 상기 제품(10)은 특히 유리의 생물학적 중립성 때문에, 예를 들어 DNA 프로세서로 알려진 마이크로 유체공학용에 매우 적합하다. The product 1 shown in FIG. 2G differs from the product shown in FIG. 1D in that it further has a triangular binary structure 35 instead of the binary structure 34. Microchannels 36 having a volume in the range of 0.1 to 2 μl are formed between the two triangular structures 33, 35 extending perpendicular to the plane of the figure. Therefore, the article 10 is particularly well suited for microfluidics, for example known as DNA processors, due to the biological neutrality of the glass.

도 2g에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상기 제품(1)에서, 상기 접합된 또는 부착된 층(41)이 양쪽 면에서 평면이 아니기 때문에, 상기 구조화된 유리 층(30) 및 상기 제품 기판(50)의 것과 유사한 굴절율을 갖는 에폭시를 사용하는 것이 이득이라고 밝혀졌다. As shown in FIG. 2G, in the article 1 according to the second embodiment of the present invention, since the bonded or attached layer 41 is not planar on both sides, the structured glass layer 30 And an epoxy having a refractive index similar to that of the product substrate 50 has been found to be a benefit.

한 성분에 근거한 광학적 에폭시 접착제, 예를 들어 Delo에서 생산된 "Delo Katiobond 4653"인, 굴절률 n=1.5이고 무용매(solvent-free)의 UV 접착제가 특히 에폭시 41로서 사용하는데 적합하다고 알려졌다.Optical epoxy adhesives based on one component, such as "Delo Katiobond 4653" produced by Delo, have been found to be particularly suitable for use as epoxy 41, having a refractive index of n = 1.5 and a solvent-free UV adhesive.

이러한 경우에서, 상기 굴절률은 다음과 같이 선택된다.In this case, the refractive index is selected as follows.

제품 기판(50) 글라스 AF45 n=1.52Product Board (50) Glass AF45 n = 1.52

에폭시 층(41) Delo Katiobond 4653 n=1.50Epoxy Layer (41) Delo Katiobond 4653 n = 1.50

유리 층(30) 증발 코팅 글라스 8329 n=1.47Glass Layer 30 Evaporation Coated Glass 8329 n = 1.47

Borofloat(33)(n=1.47) 또는 D263(n=1.52)가 상기 제품 기판(50)을 위한 물질로서 사용되는 경우, 굴절률 차이가 작음으로 인하여, 같은 에폭시로 작업하여도 잘 기능한다. 다른 유리들이 상기 유리 층(30) 또는 상기 제품 기판(50)에 사용되는 경우, 그에 대응하는 굴절률을 갖는 에폭시가 선택된다. 굴절률이 1.3 내지 1.7인 에폭시들이 이러한 목적에 유효하다.When Borofloat 33 (n = 1.47) or D263 (n = 1.52) is used as the material for the product substrate 50, the refractive index difference is small, and thus works well with the same epoxy. When other glasses are used in the glass layer 30 or the product substrate 50, an epoxy having a corresponding refractive index is selected. Epoxy with a refractive index of 1.3 to 1.7 is effective for this purpose.

실시예Example 3 3

도 3a 내지 도 3f는 독특한 이원 구조들을 구비한 본 발명의 제 3의 실시예에 따른 제품의 생산을 도시한다.3A-3F illustrate the production of a product according to a third embodiment of the invention with unique binary structures.

우선, 도 3a에서 실리콘으로 만들어진 자기 지지 보조 기판(10)이 공급된다. 그 후, 제 1 중간 층(15)이 상기 보조 기판(10)에 도포된다. 상기 중간 층(15)은 포토레지스트이거나, 또는 예를 들어 플라스틱 물질로 만들어진 광학적으로 반응하지 않는 단순한 중간 층일 수 있다.First, in Fig. 3A, a self supporting auxiliary substrate 10 made of silicon is supplied. Thereafter, a first intermediate layer 15 is applied to the auxiliary substrate 10. The intermediate layer 15 may be a photoresist or a simple intermediate layer which is optically non-responsive, for example made of plastics material.

포토레지스트 층(20)이 상기 중간 층(15)에 도포되고, 예를 들어 포토리소그라피에 의하여 이원 형태로 구조화된다. 그 결과가 도 3c에 도시된다.A photoresist layer 20 is applied to the intermediate layer 15 and structured in binary form, for example by photolithography. The result is shown in FIG. 3C.

그 후, 도 3d에서 유리 층(30)이 증발 코팅에 의해 도포된다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 유리 층(30)이 평탄화되고 제품 기판(50)이 상기 평탄화된 유리 층(30)에 양극 접합된다.Thereafter, in FIG. 3D, the glass layer 30 is applied by evaporation coating. As shown in FIG. 3E, the glass layer 30 is flattened and the product substrate 50 is anodized to the flattened glass layer 30.

그 후, 상기 보조 기판, 상기 중간 층(15) 및 상기 포토레지스트 층(20)이 식각되어 제거되고, 이에 의해 상기 유리 층(30)의 상기 구조화된 표면(30c)이 노출되고, 결과적으로 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 광학적 제품(1)이 생산된다.Thereafter, the auxiliary substrate, the intermediate layer 15 and the photoresist layer 20 are etched away, thereby exposing the structured surface 30c of the glass layer 30 and consequently the figure. As shown in 3f, the optical product 1 is produced.

이러한 경우에, 상기 중간 층(15)은 상기 증발 코팅 유리(30)가 상기 보조 기판(10)에 접착식으로 접합되는 것을 방지한다. 결과적으로, 상기 언급한 실시예는 그레이 스케일 레지스트가 이용되지 않는 이원 구조들의 생산에 특히 유리하다.In this case, the intermediate layer 15 prevents the evaporation coated glass 30 from being adhesively bonded to the auxiliary substrate 10. As a result, the above-mentioned embodiment is particularly advantageous for the production of binary structures in which gray scale resists are not used.

실시예Example 4 4

도 4a에서, 본 발명의 제 4의 실시예에 따라서 제품 생산을 위하여 보조 기판(10) 공급된다. 상기 보조 기판(10)은 연마된 실리콘 웨이퍼로 구성된다.In FIG. 4A, an auxiliary substrate 10 is supplied for product production in accordance with a fourth embodiment of the present invention. The auxiliary substrate 10 is composed of a polished silicon wafer.

도 4c에서, 이원 음각 구조(10a)가 상기 보조 기판(10)에, 즉 상기 실리콘에 습식 화학적 식각에 의하여 직접 생성된다.In FIG. 4C, a binary engraved structure 10a is produced directly on the auxiliary substrate 10, ie by wet chemical etching on the silicon.

그 후, 상기 유리 층(30)이 증발 코팅에 의해 도포되고, 상기 제품은 나머지 실시예에 따라서 더 공정된다.Thereafter, the glass layer 30 is applied by evaporation coating and the product is further processed according to the remaining embodiments.

이러한 예시적인 실시예에서, 상기 보조 기판(10), 보다 구체적으로는 상기 실리콘은 상기 구조화된 표면(30c)을 노출시키기 위하여 KOH 용액에 의하여 용해된다.In this exemplary embodiment, the auxiliary substrate 10, more specifically the silicon, is dissolved by a KOH solution to expose the structured surface 30c.

실시예Example 5 5

도 5f는 도 3f에 대응하는 단계에서, 제 5의 실시예에 따라서 본 발명에 따른 제품을 도시하는 바, 약간 다르게 구조화된 표면(30c)을 보인다. 유리 층(30)의 상기 표면(30c)은 중앙에 리세스(35)가 있고 바깥쪽 변부에 상승된 돌출부(projection)들(36)이 있다.FIG. 5F shows a product according to the fifth embodiment, in a step corresponding to FIG. 3F, showing a slightly differently structured surface 30c. The surface 30c of the glass layer 30 has a recess 35 in the center and raised projections 36 on the outer edge.

도 5g에서, 제품(1) 상의 상기 유리 층(30)의 상기 돌출부들(36)의 아래 면은 제 2 양극 접합(70)에 의하여 제 2 돌출 기판(81)에 결합된다. 이는 MEMS(마이크로 전기기계 장치: micro-electromechanical system) 구조(82) 주변에 중앙의 캐비티(35)를 생성하는데, 이는 이러한 공정에 의하여 밀봉된다.In FIG. 5G, the bottom face of the protrusions 36 of the glass layer 30 on the article 1 is joined to the second protruding substrate 81 by a second anodic bonding 70. This creates a central cavity 35 around the MEMS (micro-electromechanical system) structure 82, which is sealed by this process.

실시예Example 6 6

도 6a는 양각된 예를 들어 3M사의 롤 형태로부터 상업적으로 이용할 수 있는 것으로 미리 구조화된 플라스틱 필름(25)을 도시한다.6A shows a pre-structured plastic film 25 that is commercially available from an embossed, for example 3M roll form.

상기 미리 구조화된 필름(25)이 예를 들어 접착식 결합에 의하여 상기 보조 기판(10)에 도포된다. 그 후, 상기 유리 층(30)이 상기 플라스틱 필름(25)의 상기 구조화된 표면에 도포된다.The prestructured film 25 is applied to the auxiliary substrate 10 by, for example, adhesive bonding. Thereafter, the glass layer 30 is applied to the structured surface of the plastic film 25.

도 6f에서, 상기 유리 층(30)이 아래로 내려오고 상기 제품 기판(50)에 양극 접합된다. 그 후, 상기 보조 기판(10) 및 플라스틱 필름(25)이 예를 들어, 식각에 의하여 또는 다른 분리 방식에 의하여 제거된다. 그 후, 상기 유리 캐리어(50)에서 상기 구조화된 유리 층(30)의 형태의 한 면에서 구조화된 표면을 구비한 완전히 투명한 제품(1)을 생산한다. In FIG. 6F, the glass layer 30 descends and is anodized to the product substrate 50. Thereafter, the auxiliary substrate 10 and the plastic film 25 are removed, for example, by etching or by another separation method. The glass carrier 50 then produces a completely transparent article 1 with a structured surface on one side in the form of the structured glass layer 30.

하기에서는, 기상 코팅에 의하여 증착된 Glas 8329로부터 형성된 유리 층들 상에서 수행된 다수의 테스트들의 결과를 나타낸다.In the following, the results of a number of tests performed on glass layers formed from Glas 8329 deposited by vapor coating are shown.

도 7은 TOF-SIMS 측정의 결과를 나타내는 바, 계수 율(count rate)이 스퍼터링 시간(sputtering time)의 함수로서 도시된다. 상기 측정은 상기 유리 층내의 원소 농도의 프로필을 특정한다. 상기 층 두께의 일정성이 1% 미만인 것으로 상기 유리 층에 관하여 결정되었다. Figure 7 shows the result of the TOF-SIMS measurement, in which the count rate is shown as a function of sputtering time. The measurement specifies the profile of the element concentration in the glass layer. It was determined with respect to the glass layer that the constant of the layer thickness was less than 1%.

도 8은 Glas 8329로부터 본 발명에 따라서 생산된 유리 구조들을 도시한다.8 shows glass structures produced according to the invention from Glas 8329.

또한, Glas 8329로부터 형성된 카피 보호 층의 누설차단 테스트들이 다음과 같이 수행된다.In addition, leakage testing of the copy protection layer formed from Glas 8329 is performed as follows.

실리콘 웨이퍼가 식각 정지 마스크를 구비한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(97)는 9 개의 홀 영역들(98)(1㎝ ×1㎝)로 분리된다. 상기 영역에서 이격된 개별적인 홀은 다음과 같이 열에 따라서 변화한다.The silicon wafer has an etch stop mask. As shown in FIG. 9, the wafer 97 is separated into nine hole regions 98 (1 cm x 1 cm). The individual holes spaced in this area vary with heat as follows.

제 1 열 : 1 ㎜ 홀 이격First row: 1 mm hole spacing

제 2 열 : 0.5 ㎜ 홀 이격Second row: 0.5 mm hole spacing

제 3 열 : 0.2 ㎜ 홀 이격Third row: 0.2 mm hole spacing

모든 사각 홀들(99)은 15㎛의 가장자리 길이를 가진다.All square holes 99 have an edge length of 15 μm.

상기 웨이퍼의 다시 구조화되지 않은 배면이 Glas 8329의 8㎛(견본 A) 또는 18㎛(견본 B)로 코팅된 후에, 상기 웨이퍼는 상기 홀 표면에서 상기 유리에까지 건식 식각된다. 투과된 광현미경하에서 상기 식각의 성공을 관찰하는 것이 가능하다.After the unstructured back of the wafer is coated with 8 μm (Sample A) or 18 μm (Sample B) of Glas 8329, the wafer is dry etched from the hole surface to the glass. It is possible to observe the success of the etching under a transmitted light microscope.

모든 18개의 측정된 영역에 대하여, 헬륨 누설 테스트가 10-8mbar 1/sec보다 작은 누설율을 나타냈다.For all 18 measured areas, the helium leak test showed a leak rate less than 10 −8 mbar 1 / sec.

각 측정 영역에서, 상기 관측 동안 상기 웨이퍼의 상당한 벤딩(bending)에도 불구하고 유리 층의 영역들의 고강도는 매우 놀라운 것이다. 200℃에서 가열한 후에도 상기 유리 구조에서는 어떤 변화도 없다.In each measurement area, the high strength of the areas of the glass layer is very surprising despite the significant bending of the wafer during the observation. There is no change in the glass structure even after heating at 200 ° C.

또한, DIN/ISO에 따라서 상기 유리 층에서 내구성 측정이 행해졌다. 그 결과가 표 1에 나타난다.In addition, durability measurements were made on the glass layer in accordance with DIN / ISO. The results are shown in Table 1.

시료 지정: 8329Sample designation: 8329 ISO 719 에 따른 내가수분해성 등급Hydrolysis resistance rating according to ISO 719 HCL의 소비(㎖/g)HCL consumption (ml / g) Na2O [㎍/g] 등가Na2O [μg / g] equivalent 해설Commentary HGB 1HGB 1 0.0110.011 33 없음none DIN 12 116 에 따른 내산화성 등급Oxidation Resistance Rating to DIN 12 116 물질 제거[㎎/dm2]Substance removal [mg / dm 2 ] 총 표면적[cm2]Total Surface Area [cm 2 ] 해설/가시적 변화Commentary / visible change 1W1 W 0.40.4 2×402 × 40 변화없음No change ISO 695 에 따른 내알카리성 등급Alkali resistance rating according to ISO 695 물질 제거[㎎/dm2]Substance removal [mg / dm 2 ] 총 표면적[cm2]Total Surface Area [cm 2 ] 해설/가시적 변화Commentary / visible change A2A2 122122 2×142 × 14 변화없음No change

당업자에게는 상술한 실시예들이 단지 예로서 이해될 것이고, 그리고 본 발명이 이러한 실시예들로 제한되는 것이 아니며, 오히려 본 발명의 정신에서 벗어남 없이 다양한 방식으로 변경될 수 있다는 점이 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiments will be understood by way of example only, and that the invention is not limited to these embodiments, but rather can be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.

10: 보조 기판 10a: 상부면
20: 레지스트 20a: 상부면
30: 유리층 30a, 30b, 30c: 표면
31, 32, 33, 34: 양각 구조들 40: 접합
41: 에폭시 층 50: 제품 기판
50a: 상부면 60: 반사방지 코팅
70: 양극 접합 80: 유리층
10: auxiliary substrate 10a: top surface
20: resist 20a: top surface
30: glass layer 30a, 30b, 30c: surface
31, 32, 33, 34: embossed structures 40: joint
41: epoxy layer 50: product substrate
50a: top surface 60: antireflective coating
70: anodic bonding 80: glass layer

Claims (12)

회절성 또는 굴절성의 유리 컴포넌트들을 포함하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법으로서,
a) 보조 기판(10)을 제공하는 단계와;
b) 유사한 구조들을 생성하도록 된 포토레지스트 또는 그레이 스케일 레지스트(20)를 상기 보조 기판 상에 도포하는 단계와;
c) 상기 포토레지스트 또는 그레이 스케일 레지스트(20) 내에 보조의 구조화된 표면(20a)을 제조하는 단계와;
d) 상기 보조의 구조화된 표면(20a)을 따르는 구조화된 표면(30c)을 형성하도록, 상기 보조의 구조화된 표면(20a) 상에 유리층(30)을 증착하는 단계와;
e) 투명한 제품 기판(50)에 결합하기 위한 준비로서 상기 유리층(30)을 처리하는 단계와;
f) 상기 유리층(30)을 상기 투명한 제품 기판(50)에 결합시키는 단계와; 그리고
g) 상기 유리층(30)의 상기 구조화된 표면(30c)을 노출시키기 위해, 상기 유리층(30)으로부터 상기 보조 기판(10) 및 상기 포토레지스트 또는 그레이 스케일 레지스트(20)를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
A method of making a product having a structured surface 30c comprising diffractive or refractive glass components, the method comprising:
a) providing an auxiliary substrate 10;
b) applying a photoresist or gray scale resist 20 on the auxiliary substrate to produce similar structures;
c) fabricating a secondary structured surface (20a) in the photoresist or gray scale resist (20);
d) depositing a glass layer (30) on the secondary structured surface (20a) to form a structured surface (30c) along the secondary structured surface (20a);
e) treating said glass layer (30) in preparation for bonding to a transparent product substrate (50);
f) bonding the glass layer (30) to the transparent product substrate (50); And
g) removing the auxiliary substrate 10 and the photoresist or gray scale resist 20 from the glass layer 30 to expose the structured surface 30c of the glass layer 30. And a product having a structured surface (30c).
제 1 항에 있어서,
상기 처리 단계 e)는 상기 보조의 구조화된 표면(20a)으로부터 먼쪽의 상기 유리층(30)의 측면(side)을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The processing step e) comprises planarizing the side of the glass layer 30 away from the secondary structured surface 20a. How to make.
제 2 항에 있어서,
상기 결합 단계 f)는 상기 투명한 제품 기판(50)을 상기 유리층의 평탄화된 측면에 양극 접합(anodic bonding)(40)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 2,
The bonding step f) comprises anodic bonding 40 the transparent product substrate 50 to the flattened side of the glass layer. How to make.
제 1 항에 있어서,
상기 처리 단계 e)는 상기 보조의 구조화된 표면(20a)으로부터 먼쪽의 상기 유리층(30)의 측면에 에폭시(41)를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The treatment step e) has a step of applying an epoxy 41 to the side of the glass layer 30 away from the auxiliary structured surface 20a. How to manufacture the product.
제 4 항에 있어서,
상기 결합 단계 f)는 상기 에폭시(41)에 의해 상기 투명한 제품 기판(50)을 상기 유리층(30)에 접착식으로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 4, wherein
The bonding step f) comprises the step of adhesively bonding the transparent product substrate 50 to the glass layer 30 by means of the epoxy 41 to obtain a product having a structured surface 30c. How to make.
제 1 항에 있어서,
상기 제거 단계 g)는, 상기 제품의 상기 구조화된 표면(30c)을 노출시키기 위해, 상기 보조 기판(10)을 적어도 부분적으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The removing step g) has a structured surface 30c, characterized in that it comprises at least partially etching the auxiliary substrate 10 to expose the structured surface 30c of the article. How to manufacture the product.
제 1 항에 있어서,
제 1 구조화된 표면(30c)이 상기 투명한 제품 기판(50)의 제 1 측면에 제조되고, 제 2 구조화된 표면(80)이 상기 투명한 제품 기판(50)의 제 2 측면에 제조되는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 1,
A first structured surface 30c is fabricated on the first side of the transparent product substrate 50 and a second structured surface 80 is fabricated on the second side of the transparent product substrate 50. To a product having a structured surface (30c).
제 1 항에 있어서,
상기 투명한 제품 기판(50)에 결합되는 상기 노출된 구조화된 표면(30c)은 제 2 제품 기판(81)에 양극 접합되는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The exposed structured surface (30c) coupled to the transparent product substrate (50) is anodically bonded to a second product substrate (81).
제 1 항에 있어서,
상기 보조의 구조화된 표면은 미리 구조화된(pre-structured) 필름 또는 포일(foil)(25)로 형성되는 것을 특징으로 하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 제품을 제조하는 방법.
The method of claim 1,
Said auxiliary structured surface is formed of a pre-structured film or foil (25).
회절성 또는 굴절성의 유리 렌즈들을 포함하는 마이크로 구조화된 표면을 갖는 광학적으로 투명한 제품으로서,
- 투명한 제품 기판(50)과; 그리고
- 상기 투명한 제품 기판에 결합되는 유리층(30)을 포함하며,
상기 유리층(30)은 제 1 항의 a) 내지 d) 단계에 따라 형성되며, 상기 회절성 또는 굴절성의 유리 렌즈들을 포함하는 구조화된 표면(30c)을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조화된 표면을 갖는 광학적으로 투명한 제품.
An optically clear article having a micro structured surface comprising diffractive or refractive glass lenses,
A transparent product substrate 50; And
A glass layer 30 bonded to the transparent product substrate,
The glass layer 30 is formed according to steps a) to d) of claim 1 and has a microstructured surface, characterized in that it has a structured surface 30c comprising the diffractive or refractive glass lenses. Optically transparent products.
제 10 항에 있어서,
상기 투명한 제품 기판(50)은 반사 방지층 또는 적외선 흡수층으로 코팅(60)되는 측면(50a)을 구비하며, 상기 측면(50a)은 상기 구조화된 표면(30c)을 갖는 상기 유리층(30)으로부터 먼쪽에 있는 측면인 것을 특징으로 하는 마이크로 구조화된 표면을 갖는 광학적으로 투명한 제품.
11. The method of claim 10,
The transparent product substrate 50 has a side 50a coated 60 with an antireflective or infrared absorbing layer, the side 50a being remote from the glass layer 30 having the structured surface 30c. An optically clear article with a micro structured surface, characterized in that it is a side on the side.
제 10 항에 있어서,
상기 투명한 제품 기판(50)은 제 1 유리층(30)과 함께 제공되는 제 1 측면 및 제 2 유리층(80)과 함께 제공되는 제 2 측면을 구비하며, 상기 제 1 유리층(30) 및 상기 제 2 유리층(80)은 제 1 항의 a) 내지 d) 단계들에 따라 형성되는 구조화된 표면들을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조화된 표면을 갖는 광학적으로 투명한 제품.
11. The method of claim 10,
The transparent product substrate 50 has a first side provided with the first glass layer 30 and a second side provided with the second glass layer 80, the first glass layer 30 and And wherein said second glass layer has structured surfaces formed according to steps a) to d) of claim 1.
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