專利名稱：復(fù)制微結(jié)構(gòu)光掩模的方法和設(shè)備的制作方法
復(fù)制細(xì)微結(jié)構(gòu)平面光學(xué)元件和具有細(xì)微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的光掩模的方法和裝置。
本發(fā)明涉及用于復(fù)制平面的、細(xì)微結(jié)構(gòu)、薄膜光學(xué)元件以及具有這種結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的光掩模的方法和裝置，所述光學(xué)元件由在載板或基板上固化的透明高粘性或粘性流體制成，其中流體被注入到主板(模具)和可移動載板之間的型腔中，固化后粘附到載板上。
本方法利用無旋流。模具型腔在待固化流體的流向上不受側(cè)壁等的壓迫。復(fù)制過程中主板作為原型使用。其位于水平的非旋轉(zhuǎn)位置。將所需待固化流體的體積注入到兩板間形成的模具型腔中，無需可控噴射閥。
術(shù)語“光掩?！睂⒆鳛檠谀；蚱矫婀鈱W(xué)元件的統(tǒng)稱在本文件中使用。光掩模包括具有各種光學(xué)表面結(jié)構(gòu)的平面元件，例如雙凸透鏡陣列、透鏡陣列平板或矩陣結(jié)構(gòu)。它們通常為矩形，表現(xiàn)為矩陣、柱面或球面結(jié)構(gòu)。柱狀掩模，具體地以雙凸透鏡陣列為例，具有大量的以平行方式排列的柱面透鏡。柱狀光掩模還可以是柱面菲涅耳(Fresnel)透鏡或棱鏡掩膜或類似元件。球面光掩模，舉例來說，為球面菲涅耳(Fresnel)透鏡。平面光學(xué)元件還由光學(xué)表面結(jié)構(gòu)賦予特征。然而，這里的載板為發(fā)光或透射光學(xué)元件，例如光調(diào)制器，如LC顯示器、圖像矩陣或空間光調(diào)制器。
這些掩模典型地具有監(jiān)控器或顯示器屏幕的大小，并且非常薄，也就是說，它們具有零點幾毫米的厚度。光掩模光學(xué)結(jié)構(gòu)的深度通常小于200微米。用于光學(xué)用途的結(jié)構(gòu)表面需要極高的形狀精密度和極低的粗糙度，即在數(shù)個納米的量級。
用于復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)、例如自動立體顯示器的光掩模需求量極大。自動立體顯示器需要借助于光學(xué)投影系統(tǒng)將左、右圖像信息空間分隔。為了可以立體地看到圖像信息，欲發(fā)送給觀察者一個眼睛的圖像內(nèi)容必須傳送到該眼睛，而不能干擾其它眼睛。公知的相應(yīng)裝置為圖像分隔裝置，該裝置舉例來說以照明矩陣和調(diào)焦矩陣的方式實現(xiàn)。這些以及其它自動立體顯示器所必需的元件典型地以雙凸鏡陣列、或聯(lián)結(jié)的雙凸鏡陣列的方式實現(xiàn)，這使得雙凸鏡陣列成為非常重要的設(shè)計元件。
雙凸鏡陣列通常具有非常細(xì)微的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出非常小的間距。為了獲得光學(xué)目的，透鏡大小、即雙凸透鏡的間距往往與圖像矩陣的間距相匹配。術(shù)語“圖像矩陣”將作為發(fā)光或透射光調(diào)制器的統(tǒng)稱在本文件中使用。如果，舉例來說，雙凸透鏡陣列中的一個雙凸透鏡僅被指定到圖像矩陣中的多個像素列，當(dāng)圖像矩陣中像素發(fā)生最小化時，幾個重要的目標(biāo)就會出現(xiàn)。在改進(jìn)像素最小化(其用于作為設(shè)定雙凸透鏡大小的參考)的過程中，將會達(dá)到或超過光學(xué)可行性限制的風(fēng)險，或者至少成本效益限制和雙凸透鏡陣列產(chǎn)品可靠性的風(fēng)險考慮到當(dāng)前市售顯示器的分辨率，制造幾個顯示像素大小的雙凸透鏡的雙凸透鏡陣列非常困難；制造僅一個顯示像素大小的雙凸透鏡的雙凸透鏡陣列也許已經(jīng)超出了技術(shù)可行性的范圍。
公知技術(shù)公知有許多方法，部分已長期公知，用于復(fù)制平面光學(xué)元件。注射填充法描述了一種以流體填充模具型腔的技術(shù)。根據(jù)該方法，流體在環(huán)境壓力下通過注入口流入模具型腔。與此相反，根據(jù)壓力填充法，流體在通常非常高的壓力下被注入模具型腔。簡單的方法是流體注入模具型腔，直到多余的流體從一個或幾個溢出口中流出。
已經(jīng)期限屆滿的EP0141531B1號專利公開了這種填充模具型腔的方法。液體樹脂通過注入口注入具壁的模具型腔中，直到傳感器探測到樹脂已到達(dá)位于距注入口一段距離的流出口，或者直到位置檢測器確定樹脂也已充分填滿模具型腔的邊緣部分。
EP0688649B1號專利文獻(xiàn)說明了一種用流體材料通過一個開口填充封閉模具型腔的方法。通過施加向外的力(橫向力)，將流體材料從注入口移走。用于注射流體的力，即引力或壓力，和橫向力可以相互獨立施加。引用文件中的橫向力作為離心力進(jìn)行說明，因此該說明書還包含了旋轉(zhuǎn)澆鑄法。
根據(jù)該發(fā)明的另一方面，流體通過一個注入口注入模具型腔中，過量的流體可以通過流出口流出模具，借助于感應(yīng)元件監(jiān)測并控制模具型腔中的填充水平。
WO99/30886號專利文獻(xiàn)說明了對可透過空氣但不能透過流體的密封條或膜的利用。在注射過程中，模具型腔通過這種密封條或膜抽成真空。填充模具型腔之后，關(guān)閉密封材料上的單元開口，固化流體。然而，這種方法顯然對批量生產(chǎn)難以實施。
已經(jīng)期限屆滿的EP0490580B1號專利公開了一種用于層壓玻璃片和制造層壓玻璃制品的方法。在處理過程中，玻璃板水平放置或者可以暫時輕微傾斜。根據(jù)該方法，將樹脂注入隔開一段距離的將要層壓的兩個玻璃板之間。首先，將間隔裝置安裝到玻璃板上。這些間隔裝置沿玻璃板邊緣分布，并且其可透過空氣但不能透過流體。第二，板子定位后，將定量的樹脂通過一個注入管注入玻璃板之間的型腔中，由此樹脂使兩玻璃板的內(nèi)表面接觸，控制注射以使流體在板子之間以預(yù)定的方式鋪展。第三，用剩余的流體填充玻璃板之間的型腔，從而使被注入的樹脂所取代的空氣可以通過上述透氣間隔裝置溢出。最后，固化樹脂，在玻璃板之間形成一個堅硬層。樹脂最好注入到玻璃板的中心區(qū)域。樹脂通過注入管注入玻璃板之間的型腔中，在用于注入管的圓形、透氣分隔裝置中提供一個開口。具體說，分隔裝置由顯示開口多孔結(jié)構(gòu)的泡沫膠帶條制成。
該方法還包括注入樹脂時按壓玻璃板的步驟，用以支持將樹脂注入兩玻璃板之間的型腔中。板子可以置入具有輕微正壓的環(huán)境中進(jìn)行按壓，由此在抽真空的步驟中空氣可以通過可透過空氣但不能透過流體的間隔裝置溢出。
US6203304B1號專利文獻(xiàn)公開了一種用小室填充流體填充第一基板和第二基板之間的小室型腔的方法和設(shè)備。該方法說明了位于兩基板的外表面上的多個真空型腔。真空型腔與模具型腔中的子型腔連通。這些真空型腔用于減小填充過程中模具內(nèi)的過壓。
DE3643765A1號專利文獻(xiàn)公開了一種生產(chǎn)兩個玻璃片之間塑料薄層的工藝以及實現(xiàn)該工藝的設(shè)備。將液體塑料材料注入兩玻璃片之間的型腔內(nèi)，玻璃片在填充過程中可以相互平行或處于一個角度。然后，對齊并密封玻璃片邊緣。在接下來的步驟中，從外部將兩玻璃片相對按壓，在塑料材料固化的過程中，用一個或幾個橫穿玻璃板的旋轉(zhuǎn)壓力輥施加高壓。
1978年關(guān)于制造菲涅耳透鏡的方法的US4170616號專利文獻(xiàn)公開了一種非旋轉(zhuǎn)復(fù)制平面菲涅耳透鏡的方法，其包括垂直或水平放置的主板(塑料模具)之間形成的封閉的、真空密封的模具型腔，其中主板為待制造的菲涅耳結(jié)構(gòu)的陰模，以及平坦的基板表面。將空氣從該腔室中抽出，然后使正固化的流體進(jìn)入該腔室，所述流體由于腔室內(nèi)的低壓而被吸入。
DE2255923A1號專利文獻(xiàn)公開了一種鑄造光學(xué)透鏡的方法，將合成樹脂注入有上、下模形成的型腔中并固化。復(fù)制裝置裝有縫隙密封條。模具通過機(jī)械導(dǎo)向裝置的方式相互固定，所述導(dǎo)向裝置的長度決定兩模具之間的距離，并從而決定要制造的元件的厚度。
US5202793號專利文獻(xiàn)的說明書中，

圖11所示的三維圖形顯示設(shè)備為包含真空框架和紫外光源和紅外加熱器總成的一種裝置。具有夾在其間的可加工塑料的上、下塑料薄膜片形成一個多層結(jié)構(gòu)。該總成具有剛性的下模和透射UV的薄上模，置于真空框架內(nèi)。應(yīng)用真空，導(dǎo)致多層元件被迫進(jìn)入上、下模內(nèi)的缺口中，并最終被加工處理。
JP63307909號專利文獻(xiàn)公開了一種制造或形成樹脂碟片的典型旋轉(zhuǎn)方法，其具體用于消除氣泡生成。將樹脂通過被稱為分配器的定量裝置注入快速旋轉(zhuǎn)的模具的中心，樹脂由于離心力而鋪展并覆蓋模具。這種方法用于制造高質(zhì)量的光學(xué)碟片和圓形掩模。然而，通過該工藝制造的碟片直徑受到限制。
旋轉(zhuǎn)方法制造較小元件時十分耐用而可靠，但這些方法明顯不能應(yīng)用于生產(chǎn)用于對角線尺寸為20英寸或更大的監(jiān)視器的矩形光掩模。
以上討論的模具填充方法，即包含兩個開口的方法和不透流體密封的方法，具有以下缺點，即模具的壁會被施加在其上的較大的力所壓彎，特別是大面積的薄壁模具。如果將真空施加到第二開口，模具壁變形的風(fēng)險將會隨之增加，從而產(chǎn)生不準(zhǔn)確成型的、有缺陷的光學(xué)元件。
前述的細(xì)微結(jié)構(gòu)薄膜掩模必須按照最高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造。不完美的掩模導(dǎo)致例如顯示器上永久可見的像素錯誤。每個有缺陷的像素，例如由氣泡夾雜所引起，僅在例外情況下可以修復(fù)，因此有缺點的光學(xué)元件必須廢棄。
將要固化的流體，即樹脂，往往并不是形成顯著損失的因素。相反，高精度主板代表了復(fù)制裝置核心元件，通常是非常昂貴的。在超過待制造掩模的目標(biāo)尺寸的模具之間鋪展的過量樹脂與光掩模一起固化，并粘附到主板上。其必須在一個費時的工序中從主板上清除。此工藝相關(guān)停工期降低了整個復(fù)制裝置的有效性。主板在這種清理工作中也承受著極大的磨損。此外，任何額外的操作都會引起損壞的風(fēng)險，因此昂貴的主板的壽命可能會明顯縮短。
鑄成的光掩模保留在設(shè)備中，直到流體充分固化。然而，需要減少復(fù)制工藝的循環(huán)時間，具體說是加入流體和形成掩模所需的時間。
復(fù)制方法和裝置的簡易性應(yīng)該隨附易操作性，以保證較高的系統(tǒng)有效性和較高的工藝可靠性。
如上所述，光掩模非常薄，其最好具有小于200微米的厚度。顯而易見，在此背景下容許的制造公差極小，對形狀和尺寸穩(wěn)定性的要求非常高。如果基板在形成過程中成功地阻止了彎曲，就可以獲得這種在垂直方向上極高的尺寸精度。
除了上述目的外，復(fù)制方法和相應(yīng)的裝置都應(yīng)該確保上述細(xì)微結(jié)構(gòu)薄膜光掩模能夠可靠、經(jīng)濟(jì)地制造。成品必須表現(xiàn)出極高的形狀和尺寸穩(wěn)定性，并具有較高的光學(xué)品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本方法可以歸類為非旋轉(zhuǎn)澆鑄法。復(fù)制過程最好在水平位置完成。本方法用于復(fù)制細(xì)微結(jié)構(gòu)的平面光學(xué)元件和光掩模，具體說為用于自動立體顯示器的掩模，上述元件或掩模由透明的粘性流體、例如樹脂制成，其在澆鑄后固化。
光掩模通常為矩形，表現(xiàn)為柱面或球面結(jié)構(gòu)。柱狀掩模，具體地以雙凸透鏡陣列為例，具有大量的以平行方式排列的柱面透鏡。柱狀光掩模還可以是柱面菲涅耳(Fresnel)透鏡或棱鏡掩膜或類似元件。球面光掩模，舉例來說，為球面菲涅耳(Fresnel)透鏡。
這些掩模典型地具有監(jiān)視器或顯示器屏幕的大小，并且非常薄，也就是說，它們具有零點幾毫米的厚度。光掩模的厚度最好小于200微米。
本新型復(fù)制裝置包含一個模具型腔，該型腔包括一個水平放置平面的主板。主板在其中心具有一個在復(fù)制過程中表現(xiàn)為陰模的結(jié)構(gòu)復(fù)制部分，復(fù)制部分最好通過低壓的方式可拆開地固定到主板上。密封環(huán)圍繞在該板子周圍。一個載板置于該密封環(huán)上，以氣密方式封閉模具型腔。
根據(jù)本發(fā)明，復(fù)制裝置包含用于監(jiān)測這些板子間距離的裝置。本發(fā)明基于這樣的思想，即板子間的距離可以通過改變模具型腔內(nèi)的低壓來控制。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，板子間的距離可通過可變的間隔裝置進(jìn)行控制。
本發(fā)明的方法包含初始分布和澆鑄的主要階段。以下將對這些步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。
本工藝的第一個主要階段(a)稱作初始分布。其包括(a1)初始點加將待固化流體加到載板的一個或多個較小區(qū)域作為單個初始點。單個初始點最好位于載板的中心。
(a2)賦軌將流體材料的多個軌跡加到主板M上。軌跡最好從復(fù)制部分的中心向主板的邊緣，或者在對應(yīng)點之間(以下說明)蔓延。軌跡最好是相鄰的，并沿輻射方向蔓延和/或形成新月形。
(a3)分布將所需量的流體材料加到主板上。從而澆鑄形成一個一體的初始流體部分。在該部分中將會形成一個決定對應(yīng)點的垂直頂點，其中主板上的對應(yīng)點始終與載板上的初始點相對應(yīng)。
初始分布階段(a)的步驟最好以自動化的方式執(zhí)行，例如借助于分配器和操縱設(shè)備；它們可以同時或以并行的模式執(zhí)行。
第二個主要階段(b)稱作澆鑄，其包括(b1)初始接觸將水平放置的載板置于主板上，這樣主板和載板在對應(yīng)點和初始點上形成初始接觸，載板處于密封環(huán)(D)上以氣密方式封閉模具型腔(R)。
(b2)控制澆鑄向模具型腔施加低壓，使載板以受控的方式移近主板，以使初始流體部分的流體從初始點和對應(yīng)點開始、沿軌跡連續(xù)分布，并完全填充由主板的復(fù)制部分形成的板子之間形成的型腔，模具型腔中的低壓和板子之間的可變間隔裝置，如果有的話，被作為可控工藝參數(shù)。
澆鑄階段(b)的步驟最好以自動化的方式執(zhí)行，例如借助于傳感器和工藝參數(shù)可編程的控制器。
本發(fā)明的方法基于這樣的思想，那就是，流體的初始形狀，即初始流體部分，借助于軌跡轉(zhuǎn)變?yōu)檠谀Ｋ璧木匦涡螤睢?br> 第一個工藝條件是光掩模中必須不能存在氣泡夾雜。第二個要求是掩模的最終形狀在水平位置形成，不能尺寸不足，而且要盡可能少地大于所需尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，這些目標(biāo)借助于軌跡而達(dá)到。這里，軌跡最好是放射狀和/或新月形的、一體流體軌跡。本發(fā)明的一個變型中，軌跡還可以形成長形區(qū)域。選擇這些長形區(qū)域，以避免流體流過型腔時包入氣泡。
最好有多個軌跡從初始流體部分向主板邊緣部分蔓延。軌跡最好在流動過程中沿鋪展方向蔓延，即其在流動方向上形成一個彈道軌跡。為了特別控制流體鋪展方向，便于從模具中的一個凹槽進(jìn)入到相鄰凹槽中，可以偏離理想彈道軌跡。
在主板的溝槽之間始終存在一個垂直尺寸較小的過渡區(qū)域。因此流體趨向于沿著溝槽流動而不是進(jìn)入到相鄰的溝槽中。針對于此，本發(fā)明基于以下思想，即軌跡可用于在相鄰溝槽間形成“橋”，并促使流體從一個溝槽進(jìn)入到相鄰的溝槽。
在分布步驟(a3)中，將所需量的流體材料加到主板上，在那里形成初始流體部分。根據(jù)本發(fā)明，由于流體的粘度，在流體部分中形成一個或多個垂直頂點或?qū)?yīng)點。根據(jù)本發(fā)明，這些點與載板上相應(yīng)的初始點相對應(yīng)。
在一個簡單的實施例中，初始流體部分為圓形、橢圓形或近似卵形的一體部分。該基礎(chǔ)形狀可以由面向復(fù)制部分角落的凹進(jìn)擴(kuò)展。流體部分還可以是放射狀或曲折狀，但始終包含至少一個對應(yīng)點。單個的對應(yīng)點最好位于主板復(fù)制部分的中心。有關(guān)于此的參照示于附圖中。
作為成品的光掩模，例如雙凸透鏡陣列或球面透鏡的結(jié)構(gòu)，主要受初始流體部分、軌跡的蔓延和對應(yīng)點位置的影響。
在工藝的第二階段，即澆鑄階段(b)，本發(fā)明的思想得以延續(xù)。在初始接觸步驟(b1)中，定位水平放置的載板，主板上的對應(yīng)點和載板上的初始點形成初始接觸。在板子初始接觸之前可能需要迅速建立初始流體部分的對應(yīng)點。這可以通過向初始流體部分中相應(yīng)的位置添加少量流體實現(xiàn)。得益于根據(jù)本發(fā)明的這些初始點上的限定初始接觸，防止了在此工藝步驟中形成不想要的氣泡夾雜。同時，載板置于密封環(huán)上，以氣密的方式封閉模具型腔。
在接下來的第二步驟，即控制澆鑄步驟(b2)中，向模具型腔施加一個低壓，使載板以受控的方式移近主板?，F(xiàn)在，流體從最初初始接觸的初始流體部分開始、沿軌跡連續(xù)鋪展。
根據(jù)本發(fā)明，模具型腔中的低壓和可變間隔裝置，如果還使用了這種裝置的話，用作可控參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，這些可控參數(shù)促使流體鋪展，而載板的彎曲保持在所需的公差范圍內(nèi)。這些參數(shù)最好程序控制。
可用于添加低壓的可變并且可控的間隔裝置為機(jī)械元件，例如蝸輪。其它形式可以是例如氣動、液壓或最好是壓電元件。在一個簡單的實施例中，可控間隔裝置為可變垂直彈性體的密封環(huán)的形式，因此上述密封環(huán)可以由幾段分離的可控片段組成。
根據(jù)本發(fā)明，模具型腔中的低壓消除了兩種影響。首先，模具型腔中的低壓促使板子相互移近以使流體鋪展。其次，加到流體部分的牽引力也引起流體鋪展。根據(jù)本發(fā)明，這些力可以是疊加力，以使板子以受控的方式移近時僅有一個垂直較低的力加到載板上。因此，在此過程中載板僅彎曲一個非常小的范圍，其在所需的公差范圍內(nèi)保持平坦，直到流體固化，從而保證成品所需的形狀穩(wěn)定性。如果需要，控制澆鑄步驟可以由可變間隔裝置作為進(jìn)一步的工藝參數(shù)進(jìn)行支持。
根據(jù)工藝的一個變型，促使流體在模具型腔中振動。這種振動激發(fā)器最好是以電動超聲波發(fā)射極的方式實現(xiàn)的超聲波激發(fā)器。微波同樣促進(jìn)流體的鋪展，因為支持流體從溝槽到溝槽的進(jìn)入。此外，在固化過程中使材料中的壓力最小。因此成品實現(xiàn)了準(zhǔn)應(yīng)力解除。
根據(jù)本發(fā)明的方法，流體完全填充板子之間由主板復(fù)制部分形成的型腔。掩模的最終鑄件是均質(zhì)的，具有穩(wěn)定的尺寸和形狀，并且無氣泡夾雜。最終鑄件的實際水平尺寸與主板的復(fù)制部分一致，僅稍大于所需掩模。
根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置可使掩模以可靠的工藝、以極高的穩(wěn)定性并依照高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)復(fù)制。得益于僅稍稍超過所需尺寸，復(fù)制工藝后僅需較少時間和勞動進(jìn)行清理，這也有助于提高系統(tǒng)實用性。
附圖簡要說明其它實施例將結(jié)合附圖進(jìn)一步進(jìn)行說明。
圖1a和1b表示新型復(fù)制裝置的投影圖和正視圖。
圖2a表示復(fù)制裝置的正視圖的詳情。
圖2b為表示復(fù)制裝置的模具型腔詳情的透視圖。
圖3a至3d為初始流體部分、對應(yīng)點和軌跡較佳變化的詳情。
圖1a和1b表示用于復(fù)制平面的、矩形、細(xì)微結(jié)構(gòu)薄膜光掩模的裝置的透視圖和正視圖。復(fù)制裝置的模具型腔R包含主板M、圓形密封環(huán)D以及可移動載板TP。主板M具有在復(fù)制過程中表現(xiàn)為陰模的結(jié)構(gòu)復(fù)制部分MF，以及平坦的圓形邊緣部分MR。
初始分布處理階段(a)清楚地示于這些附圖中。在初始點加步驟(a1)中，將待固化流體的單個初始點IP加到載板TP上。這里，點IP位于載板TP的中心。
在賦軌步驟(a2)中，將流體材料的多個軌跡T1、T2...加到主板M上。這里，這些軌跡從主板中心向主板復(fù)制部分MF的邊緣蔓延。這里，軌跡是相鄰的。
在分布步驟(a3)中，將所需量的流體材料加到主板M上，在這里為板子的中心，形成一個一體的初始流體部分IF，其垂直頂點形成一個對應(yīng)點KP。如圖所示，對應(yīng)點KP與載板TP上的初始點IP相對應(yīng)。
圖2A表示與圖1所示類似的復(fù)制裝置，但其表示澆鑄階段(b)完成之后。在初始接觸步驟(b1)中，將水平放置的載板TP置于主板M上，這樣主板M的對應(yīng)點KP和已示于圖1中的載板TP初始點IP形成初始接觸?？勺冮g隔裝置，這里處于右側(cè)，在本實施例中以密封環(huán)D的形式實施。密封環(huán)D表現(xiàn)為可變的垂直彈性體。
在控制澆鑄步驟(b2)中，向模具型腔R施加低壓，以使載板TP持續(xù)移近主板M，使流體材料從初始流體部分IF的初始點IP和對應(yīng)點KP開始，沿軌跡T1、T2...持續(xù)鋪展。流體完全填充由主板M的復(fù)制部分MF形成的板子之間的型腔。根據(jù)需要，流體僅稍稍鋪展超過主板復(fù)制部分MF，以使作為成品的光掩模LM的實際水平尺寸僅稍大于復(fù)制部分MF。可控加熱或冷卻單元，圖中未表示，保持復(fù)制裝置中，具體說是模具型腔中的流體材料恒溫。
由于低壓和作為可控工藝參數(shù)的可變間隔裝置DM的作用，載板TP在此工藝步驟中僅發(fā)生可以忽略的彎曲，保持平面并維持穩(wěn)定的形狀。光掩模LM因此滿足了形狀穩(wěn)定性，具體說考慮到垂直公差極限的要求。
圖中，可變間隔裝置DM的另一變化示于復(fù)制裝置的左側(cè)。在此變化中，間隔裝置DM以壓電元件的形式提供。這些元件可以特別精密地控制板子之間的距離。
間隔裝置DM的上述變化，即以具有可變彈性的密封環(huán)D(右)和可變間隔裝置DM(左)，最好也可以在從模具中移出成品的工藝步驟中使用。在該步驟中，借助于間隔裝置DM，從主板M中取出光掩模LM。例如，使密封環(huán)D膨脹，直到具有光掩模LM的載板TP從主板M的復(fù)制部分MR中分離。
本圖表示可使載板TP初始點IP周圍區(qū)域暫時性向主板M彎曲的彎曲裝置BX，具體說在初始接觸步驟(b1)過程中，其是為了支持和確保板子在初始點/對應(yīng)點上適當(dāng)?shù)某跏冀佑|。
圖2b表示復(fù)制裝置的模具型腔R的透視圖。主板M水平放置，包含決定光掩模LM最終形狀的復(fù)制部分MF(畫有陰影)，和環(huán)繞在復(fù)制部分MF周圍的共面邊緣部分MR。這里，主板M形成模具型腔R的基部。密封環(huán)D處于主板上，并環(huán)繞在主板M的邊緣部分MR的周圍。為了保持清晰，圖中僅表示了左側(cè)和后端的密封環(huán)。密封環(huán)D同時作為模具型腔R的側(cè)壁。最后，當(dāng)可移動的載板TP放在密封環(huán)上時，就形成了模具型腔R。在本發(fā)明的一較佳實施例中，復(fù)制掩模MF為一個可移動板，其例如是通過低壓的方式固定到主板M上。更多的間隔裝置的表現(xiàn)形式可以忽略。
復(fù)制裝置的另一可能變型可以通過將主板和載板的倒轉(zhuǎn)安排形成，即上述復(fù)制裝置的水平鏡像。此外，載板可以位于固定位置，而主板、或具體說主板的復(fù)制部分可以移動。
圖3a至3d為說明初始流體部分IP和軌跡T1、T2...在主板上形成的示意圖。更具體地說，該圖始終表示主板M的復(fù)制部分MF的俯視圖。在分布步驟(a3)中，將所需量的流體材料加到主板M上，生成一個一體的初始流體部分IF，其垂直頂點形成對應(yīng)點KP。更復(fù)雜的軌跡T1、T2...的詳細(xì)情況以箭頭的形式僅分別表示在復(fù)制部分MF的左下部。在這些例子中，將要形成的光掩模為具有位于垂直方向的雙凸透鏡的雙凸透鏡陣列。
圖3a表示最簡單的形式。初始流體部分IF幾乎為橢圓形，軌跡T1、T2...沿對角線向外蔓延，對應(yīng)點KP位于復(fù)制部分MF的中心。
圖3b表示像最速降線一樣向邊緣部分彎曲的曲線軌跡T1和T2。
圖3c表示分枝軌跡T2和T3。
圖3d表示具有面向復(fù)制部分MF的角落凹進(jìn)的初始流體部分IF。該部分具有兩個對應(yīng)點KP1和KP2，軌跡T1至T3為沿流體鋪展方向的彈道軌跡。
權(quán)利要求
1.一種用于非旋轉(zhuǎn)復(fù)制細(xì)微結(jié)構(gòu)平坦光學(xué)元件和具有細(xì)微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的光掩模(LM)的方法，其中，將要固化的透明粘性流體注入復(fù)制裝置的模具型腔(R)中，所述模具型腔(R)在水平放置的主板(M)和載板(TP)之間形成，主板包含具有用于復(fù)制的結(jié)構(gòu)的復(fù)制部分(MF)和平面邊緣部分(MR)，載板置于密封環(huán)(D)上，密封環(huán)處于主板(M)的邊緣部分(MR)，以氣密的方式界定模具型腔(R)，其特征是所述方法包含以下步驟(a1)將流體加到載板(TP)的一個或多個較小區(qū)域作為待固化流體初始點(IP)；(a2)將流體的多個軌跡(T1，T2，...)加到主板(M)上，軌跡沿輻射方向形成和/或形成新月形；(a3)將一定量的流體加到主板(M)上，形成一個一體的初始流體部分(IF)，形成一個或多個作為對應(yīng)點(KP)的垂直頂點，所述對應(yīng)點與載板(TP)上相應(yīng)的初始點(IP)相對應(yīng)。(b1)將載板(TP)置于主板(M)和密封環(huán)(D)總成上，其中載板(TP)水平放置，這樣初始點(IP)和相應(yīng)的對應(yīng)點(CP)形成接觸；(b2)向模具型腔(R)施加低壓，使載板(TP)以受控的方式移近主板(M)，以使流體從初始點(IP)和初始流體部分(IF)的對應(yīng)點(KP)開始連續(xù)分布，并完全填充主板(M)復(fù)制部分(MF)之上的模具型腔(R)，低壓決定載板(TP)和主板(M)之間的距離，并完全填充板子之間由主板(M)復(fù)制部分(MF)形成的型腔，低壓被作為可控工藝參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是將載板(TP)放置到主板(M)上通過模具型腔中的低壓和決定板子(M，TP)間距離的可控間隔裝置(DM)來控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在第一個處理步驟(a1)中，初始點(IP)位于載板(TP)對角線的交叉點上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是加到主板(M)上的流體的多個軌跡(T1，T2，...)沿流體鋪展方向蔓延。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征是加到主板(M)上的流體的多個軌跡(T1，T2，...)從主板(M)的中心向邊緣部分(MR)蔓延。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的任一項所述的方法，其特征是加到主板(M)上的初始流體部分(IF)為圓形或橢圓形的一體部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5的任一項所述的方法，其特征是加到主板(M)上的初始流體部分(IF)為放射狀和/或新月狀并且相鄰。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是加到主板(M)上的初始流體部分(IF)為曲折狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其特征是加到主板(M)上的初始流體部分(IF)表現(xiàn)為面向主板(M)復(fù)制部分(MF)的角落凹進(jìn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其特征是在加到主板(M)上的初始流體部分(IF)上形成的對應(yīng)點(KP)位于主板(M)復(fù)制部分(MF)的中心。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征是所述軌跡(T1，T2，...)有分枝。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是載板(TP)的外表面可拆開地與加固背板連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征是載板(TP)通過低壓的方式可拆開地與加固背板連接。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個或多個所述的方法，其特征是在工藝步驟(b1)中，一個彎曲裝置(BX)按壓載板(TP)中初始點(IP)所處的位置，以使其向主板(M)彎曲。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個或多個所述的方法，其特征是在工藝步驟(a3)和(b1)之間還建立初始流體部分(IF)中的對應(yīng)點(KP)。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個或多個所述的方法，其特征是光掩模(LM)具有球面或柱面結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個或多個所述的方法，其特征是步驟(a1)至(a3)可以同時或以并行的模式執(zhí)行。
18.一種用于非旋轉(zhuǎn)復(fù)制細(xì)微結(jié)構(gòu)平坦光學(xué)元件和具有這種結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的光掩模(LM)的裝置，其特征是所述裝置包含水平放置的主板(M)，主板包括具有用于復(fù)制的結(jié)構(gòu)的復(fù)制部分(MF)和平面邊緣部分(MR)，一個密封環(huán)(D)處于上述邊緣部分(MR)，一個載板(TP)可拆開地置于主板(M)和密封環(huán)(D)總成上，這樣主板(M)和載板(TP)間的空間與密封環(huán)(D)一起形成模具型腔(R)，所述模具型腔以氣密的方式密封，以及-在模具型腔(R)中生成可控低壓的裝置。-監(jiān)測主板(M)和載板(TP)之間距離的裝置，以及-控制模具型腔(R)中低壓，用以設(shè)置主板(M)和載板(TP)之間所需距離的控制裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的復(fù)制裝置，其特征是主板(M)和載板(TP)之間的距離可以借助于可變間隔裝置(DM)控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的復(fù)制裝置，其特征是可變間隔裝置(DM)為機(jī)械、氣動或液壓元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的復(fù)制裝置，其特征是可變間隔裝置(DM)為壓電元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的復(fù)制裝置，其特征是密封環(huán)(D)或密封環(huán)(D)的各片段表現(xiàn)為可變、可控的垂直彈性體。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中的一個或多個所述的復(fù)制裝置，其特征是包括可控加熱和/或冷卻單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求18至23中的一個或多個所述的復(fù)制裝置，其特征是振動激發(fā)器促使注入到模具型腔(R)中的流體振動。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的復(fù)制裝置，其特征是振動激發(fā)器借助于超聲波促使注入到模具型腔(R)中的流體振動。
26.根據(jù)權(quán)利要求18至25中的一個或多個所述的復(fù)制裝置，其特征是包括一個位于載板上的彎曲裝置(BX)，其將載板(TP)垂直向主板(M)按壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于復(fù)制平面薄層、微結(jié)構(gòu)的平面透鏡系統(tǒng)和具有這種微結(jié)構(gòu)的透鏡系統(tǒng)的光掩模(LM)，其由高粘度透明流體在支承基板(TP)上固化而成。將流體導(dǎo)入平面狀主板(M)和可移動支承基板之間，殘留物固化后加入上述基板。本發(fā)明方法以非旋轉(zhuǎn)方式實現(xiàn)，澆鑄空間在流體鋪展方向上不被側(cè)壁或類似物所限定。本發(fā)明的平面透鏡系統(tǒng)或光掩模具體為雙凸透鏡陣列、物鏡、或菲涅耳透鏡。掩模的最終形狀均一，具有幾何精密層厚，無氣穴。本發(fā)明的方法和裝置可在極高幾何精度和極佳的光學(xué)質(zhì)量下實現(xiàn)受控復(fù)制。
文檔編號B29C35/08GK101014455SQ200580029960
公開日2007年8月8日 申請日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者阿明·史威特納 申請人:視瑞爾技術(shù)公司