JP2016518274A - 硬化性材料で形成される構造体を成形手段によって製造するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

変化に富んで、光線を形作る手段により放射線を照射するための装置が記載されている。さらに、硬化性材料で作られた構造体を成形によって製造するための方法について記載されている。方法の第１のステップにおいて、硬化性材料が成形型および表面との間の領域において、表面と対向する成形型の成形面に当接して、追加の硬化性材料が領域へと流れ続けることができるように、成形型は、表面より上に配置される。第２のステップにおいて、光線が光チャネルにおいて拡散するように、そして、硬化性材料が変化する方法で横方向に異なる速度で硬化するように、硬化性材料は、領域において局所的に変化する方法で放射線の照射にさらされる。【選択図】図２

Description

本発明は、成形手段によって、硬化性材料で形成される構造体を製造すること、そして、放射線によって同じものを硬化する方法に関する。

例えば、Ｏｒｍｏｃｅｒｅ（登録商標）、Ｄｅｌｏ社，Ｎｏｒｌａｎｄ社，Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社またはＰａｎａｃｏｌ―Ｅｌｏｓｏｌ社製のＵＶ接着剤、といったＵＶ硬化型樹脂は、放射線が照射される間、数パーセントの範囲内で収縮する。
樹脂が製造工程の間に成形され、続いて放射線が照射された場合、結果はツールおよび成形された構造体との間の形状偏差となり、特に、このことは光学的用途において受け入れがたい。

ＵＶ硬化型ポリマーを用いる成形は、とりわけ、２つのバリエーション、たとえば２種類の異なる装置で行なわれる。
方法は、多くの構造体を大きいエリアで並行して同時に成形すること、または、繰り返し連続したプロセスで個々の構造体を成形することを含み、そこにおいて、個々の成形プロセスは、空間的に互いに隣接する共通の基板において行なわれる。

第１のプロセスの変化は、主に、成形されることになっている基板上のマークと関連している成形型の正確な位置決めを可能にするマスクアライナーで起こる。
硬化のために、基板上のポリマーは、ツールによって、または、基板を介して紫外線の照射を受けて、それによって硬化する。

ツールまたは基板を介して照射するための潜在的な方法は、ＤＥ１０ ２００９ ０５５ ０８０ Ａ１により公知である。

第２のプロセスの変化は、大部分は、所謂、ステップ・アンド・リピート機で起こり、そして、それは例示的にナノインプリントリソグラフィ装置で構成される場合がある。
したがって、硬化されるポリマーの確定された量は、ポリマーの液滴が基板上で形をなすように、基板の上に堆積される。
その後、成形型は、その液滴が、一方では、構造体の形状になるように、成形型の上に配置され、そして、他方では、成形型を用いる基板に配置することができる。

その後、ポリマーは、たとえば透明な成形型を介して、または基板を介して、当該ポリマーを硬化させることができる紫外線を照射する手段によって硬化される。

ポリマーの硬化の後、成形型は取り外されて、その間に、次の構造体を成形するために、他のポリマーの液滴の上に配置される。
このようにして、成形されるすべての構造体は、次々と基板の上で用いられる。
この種の方法は、１μｍ以下のより良い位置精度によって、基板上の成形型の個々の構造体のいかなるパターンも可能にする。

個々のプロセスステップの潜在的流れは、図１１において例示される。

平行したプロセスの間および連続したプロセスの間の両方とも、ポリマーを硬化させている間、収縮材料は、典型的なレンズの所定の光学構造体の形状が成形型によって正確に満たすことができないという結果を有しており、このような不正確は、変形する基板の収縮結果によって誘発されるレンズまたは機械的張力で起こり得る。
ＤＥ１０ ２００９ ０５５ ０８０ Ａ１は、フローまたはリフローし続けるポリマーによって補償されるように、硬化しながら、材料の収縮を可能にする方法について説明する。
可変絞りサイズを備えた可変シャッターで硬化用放射線の可変的な強度および硬化ゾーンの可変的なサイズが発生することができるように、局所的に変化する照射はここで行なわれる。その結果、最初に形成されるレンズの中央領域が硬化され、そこに発生している材料の収縮は、流れ続ける材料によって補償することができ、その後、レンズの周辺領域を硬化させることができる。

独国特許出願公開第１０２００９０５５０８０号明細書

この方法において、硬化ゾーンを決定することは、可変シャッターによって生じるキャスト陰影によって起こる。
このように、ポリマーを硬化させることは、放射線源および可変シャッターを含んでいる照射光学系の透過関数の時間的制御によって起こる。
ここの重要な利点は、同時に全てのウエハーの上に投光照明を用いるが、例えば機械式アイリスシャッターまたは液晶ディスプレイのように、その直径におけるシャッター変数を用いて、他の方法のように、照射が場所をとらないということである。
このようにして形成されたレンズのより大きな輪郭の忠実度にもかかわらず、このプロセスは、プロセスの進行を直接見て、またプロセスにおいて積極的な介入が必要とされるか否かを判断することはできない。
記載されたプロセスでの放射線硬化のさらなる光学調整はない。

これにより、このように制御可能な硬化及び成形を可能にするコンセプトは、製造不良の低減が望ましいであろう。
それゆえに、本発明の目的は、製造不良を低減することができる概念を提供することである

この目的は、請求項１に記載の装置および請求項１２に記載の方法によって、達成される。

本発明についての中心的な考えは、放射線源および成形型間に光線を形づくっている光学エレメントを光チャネルに配置することにより、硬化用放射線を集中させることによって、上記目的が達成することができると認識される。
これは、より正確に言うと制御される硬化性ポリマーを硬化させることを可能にする。

実施例によれば、２つの光線を形づくっている光学エレメントは、光チャネルに配置される。
このように、放射線の強度が成形型の方へ増加するように、光線方向において広がっている光線の円錐は、第１の光線を形づくっている光学エレメントによって、ほぼ恒常的な幅の光線を形成するために形づくられて、光線の更なるコースにおいて、第２の光線を形づくっている光学エレメントによって焦点に集中する。
シャッター変数をその開口サイズおよび／または開口と光線を形づくっている要素の横方向の位置に組み込むことによって、ポリマーを硬化させている放射線は正確に制御されることができる、そして、このように、レンズ輪郭の精度は改善される。

別の実施例によれば、放射線源によって放射される放射線の一部が外へ結合されて、カメラによって放射線源が見ることができるように検出することができるように、光線を分割する要素は、第１および第２の光線を形づくっている要素の間に配置される。

他の実施例によれば、光線を分割する要素は、成形型の方向から戻って反射して、放射線の一部を外で結合して、硬化ゾーンを見ることができるように、それをカメラに導く。

さらなる有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して、続いて後詳述される。

図１は、光チャネルおよび光線を形作っているエレメントを含む、硬化性材料を硬化させるための装置の概略断面図である。 図２は、光チャネル、光線を形作っている光学エレメント、光線を分割する光学エレメントおよびカメラを含む装置の概略断面図である。 図３は、代替の光線を分割する光学エレメントを含む装置の概略断面図である。 図４は、光チャネルが可変シャッターを含む装置の概略断面図である。 図５は、シャッター構造および光学微細構造がツール基板に配置された装置の概略断面図である。 図６Ａは、可変シャッターの概略図である。また、図６Ｂは、可変シャッターの概略図である。更に、図６Ｃは、可変シャッターの概略図である。 図７は、可変のシャッターおよび互いに隣接して配置されるいくつかの成形型を用いて局所的に変化するように照射するための装置の概略断面図である。 図８は、硬化性材料で作られた構造体の製造方法を示すフローチャートである。 図９は、硬化性材料からなる構造物を製造する別の方法を示すフローチャートである。 図１０は、硬化性材料で作られた構造体の製造装置の概略断面図である。 図１１は、ステップ・アンド・リピート機を用いた成形工程および硬化工程の説明図である。

図１は、成形面または成形領域１４を含み、ツール基板１６に形成された成形型１２を含む装置１０を示している。
膜層１８ａおよび１８ｂは、成形型１２に横方向に１２に隣接しているツール基板１６に配置される。そして、膜層がチャネル領域のツール基板１６で緩く取り付けられて、液密の方法でツール基板にチャネル領域を封止する。
このように液密の方法で封入されるチャネル領域は、チャネル構造２２ａおよび２２ｂを形成する。
ここの成形面１４は、成形型１２に成形された材料が付着するのを防止するコーティングを含み得る。

成形型１２は、硬化性材料２８が配置される領域２６が基板２４の表面２５と成形型１２との間に形成されるように基板２４と関連して配置されている。
領域２６に当接して、より多くの硬化性材料２９が膜構造１８ａおよび１８ｂと基板との間にある。そして、硬化性材料は、チャネル構造２２ａおよび２２ｂに圧力ｐ１を印加したときに、圧力を受けるように構成されている。

照射ユニット３２は、成形面１４とは反対向きの成形型１２の側に配置されている。それは、放射線３６を放射する放射線源３４を含む。それらの由来で、放射線３６の光線は、ほぼ平行である。
光線方向において、グレーフィルター３８は、拡散ディスク４２の上流側に、光線方向に隣接して配置されている。グレーフィルター３８は、それがあまりに高い場合、放射線３６の強度を緩和するように設定されている。拡散ディスク４２は、放射線３６のコリメーションを除去して放射線３６を拡散させるように、対照的に構成される。

可変の開口径Ｄ１によって実現される可変的な放出領域４５を含む可変シャッター４４は、拡散ディスク４２に隣接して配置されている。
可変的な放出領域４５は、拡散ディスク４２によって拡散する円錐形の放射線３６ｂを有するように構成され、可変の開口径Ｄ１によって制御される円錐幅を有する放射線源３４に委ねられるように構成される。
光チャネル４６は、可変シャッター４４とツール基板１６との間に配置される。そして、光線方向の更なるコースにおいて、第１の光線を形づくっている光学エレメント４８および第２の光線を形づくっている光学エレメント５２を含む。

このように、２つの光線を形づくっている光学エレメント４８および５２は、入射放射線を焦束するように構成される。

このように、第１の光線を形づくっている光学エレメント４８は、第１の光線を形づくっている光学エレメント４８の上に入射する放射線３６ｂが平行になるように、そして、放射線３６ｂの光線は更なるコース３６ｃと互いにほぼ平行となるように構成されて、配置されている。放射線部３６ｃにおける光線のコースとほぼ平行になるため、放射線の強度は、ほぼ放射線方向のコースを通じて一定のままである。

光線方向において、放射線３６ｃは、セクション３６ｄにおいて、放射線の強度は、集中するため増加し、表面２５に隣接する硬化性材料によって放射線の吸収を度外視すると共に硬化性材料２８が配置される領域２６において局所的に最大となるように、第２の光線を形作っている光学エレメント５２によって焦束される。

あるいは、放射線３６の強度の局所的な最高点は、例えば、それが成形面１４および表面２５の間に位置するように配置することもできる。原則として、局所的な最高点は、任意の軸方向の位置に配置することができる。

放射線３６によって引き起こされる硬化性材料２８の収縮は、軸方向に膜構造１８ａおよび１８ｂと隣接して、追加の硬化性材料と、補償領域から領域２６への当該追加の硬化性材料２９のリフロー５４ａ〜５４ｄが発生するために、補償領域において、チャネル構造２２ａおよび２２ｂの圧力ｐ１が結果として生じるように、チャネル領域２２ａおよび２２ｂの圧力ｐ１を印加することによって、補償することができる。それによって、材料収縮により発生している隙間を閉じる。
追加の硬化性材料２９が配置される補償領域は、当該追加の硬化性材料２９がさらなる照射を受けなくて、従って、未硬化のままであるように、配置される。
ここで、放射線３６は、追加の硬化性材料２９を通過して導かれるか、それとも、例示的にシャッターによって、追加の硬化性材料２９が放射線３６から保護される。
膜構造１８ａと１８ｂに軸方向に隣接する補償領域は、構造体の光学機能領域の一部に硬化することはない。
硬化させるために構造体を照射した後、追加の硬化性材料２９は、例えば、完全にシャッター４４を開くことによって硬化することができるか、または、後続の工程において、例示的に、溶媒によって除去することもできる。

それは、高精度で領域２６に入射する放射線３６を調整するために、光線を形づくっている光学エレメント４８および５２を配置することによって可能である。
可変シャッター４４と組み合わせて、放射線３６の力は、輪郭の忠実度およびこのように成形されたレンズの品質がかなり増大することができるように、正確に制御することができる。
このように、可変シャッター４４の放出領域４５のサイズを調整することによって、一度に照射を受ける領域の横方向の拡張が制御することができるように、シャッター４４は構成される。ところが、光線を形づくっている光学エレメント４８および５２は、放射線３６が制御されるために集中され、したがって、最大放射線強度の位置を許容する程度を可能にするように構成される。

以下の実施例が示すように、放射線源を評価するための、および／または、領域２６内の硬化領域を観察するためのさらなる光学エレメントは、セクション３６ｃに配置することができる。

可変シャッター４４は、光線を形作っている光学エレメント４８および５２を組み合わせて、硬化性材料２８が、光線を形作っている光学エレメント４８および５２による硬化領域の正確な調整によって、表面２５に沿って可変に硬化することができる。

紫外線、および、このように、硬化によって照射を受けるポリマー・ボリュームは、光線が影響される方法に応じて、最適に形成することができるので、光線を形作っている光学を用いることによって硬化プロセスを制御する方法を拡張して、輪郭の忠実度を一層改善することができる。
さらにまた、それによって、可変シャッターおよびツール輪郭を空間的に切り離することが可能となる。
多くの構造体が同時にマスクアライナーによって互いに隣に並列に成形されているプロセスの流れの場合、構造体、ツールおよび光線を形作っている光学エレメントのような多くは、互いに隣接して配置されている。
ステップ・アンド・リピート機を含む一連の処理の流れの場合には、ツールおよび光線を形作っている光学要素の単一配列が用いられている。

図１は、光線を形作っている光学エレメント４８および５２によって形成される２つのレンズの光路を含んでいる光チャネル４６を示す。そして、それは硬化領域の近くで、そして、このように基板表面２５の近くで可変シャッター４４の平面を撮像する。

図２は、ビームスプリッタ立方体５６の形の光線を分割する光学エレメントが、光チャネル４６の２つのレンズの光路に、そして、それは、光線方向において、第１の光線を形作っている光学エレメント４８と第２の光線を形作っている光学エレメントとの間に配置される、図１のうちの装置１０を示す。

ビームスプリッタ立方体５６は、放射線３６ｃの一部分に結合するように構成されて、出力結合部分５８がカメラ６４の画像領域に向けられるように配置されている。カメラ６４は、放射された放射線３６を監視して評価することができるように構成されている。
評価は、例えば、セクション３６ｂの光線の形状に、または、拡散ディスク４２による放射線の散乱の程度に関連し得る。放射線３６の強度は、このようにして、監視されることも考えられる。

図２において、光線を分割する光学エレメント５６は、ビームスプリッタ立方体であることが示されるにもかかわらず、例えば、放射線の一部を横方向に結合するための薄膜または光線スプリッタプレートなど、異なって形作られた光線を分割する光学エレメントが用いられることも考えられる。

図３は、図２の装置１０と同様の装置を示す。当該装置において、ビームスプリッタ立方体５６は、成形型または硬化領域から戻って反射される放射線の一部が外へ結合されるように、そして、反射された放射線から結合されるパート５８は、硬化領域を監視するために、カメラ６４の画像領域へ導かれるように、配置される。

図３において、光線を分割する光学エレメント５６は、図２と同様に、ビームスプリッタキューブであることが示されているにもかかわらず、例えば、薄膜または光線スプリッタプレートのような、光線を分割する要素の異なる実施例が考えられる。

図２および３の実施形態を組み合わせる場合、硬化領域を監視して評価することと、放射線源を監視して評価することを兼ね備え、制御または調整回路は、硬化が要求されるように最適化され得るように、光チャネルを通過している放射線が、放射線源、可変シャッター、または、光線を形作っている光学エレメントによって影響されることによって設定されることが、考えられる。
このように、硬化があまりに急速であるのが認められるとき、これは、放射線強度が減らされ、その結果、硬化が遅くなるように、より強く減衰するグレーフィルター３８によって、補正することができる。
例えば、放射線強度を調整することなどの硬化プロセスにおける介入は、放射線源および/または硬化領域の評価を用いて自動化された制御または調製によって発生し得る。
代替的にまたは追加的に、監視すること、および/または、放射線源を評価すること、および/または、硬化工程で硬化領域に介入することは、オペレータが手動で行ってもよい。

これは、あり得る生産誤りによって生じる具体的な不合格品が減らされることができるように、実行中のプロセスの間に行われてもよい。

図３および４において、硬化領域および放射線源を監視するためのカメラが例示されるにもかかわらず、例えば、強度計のような異なる種類のイメージ・センサが考えられる。

図４は、他の可変シャッター６６が、光線の方向に、第１の光線を形作っている光学エレメント４８および第２の光線を形作っている光学エレメント５２の間に配置される装置１０を示す。
さらに、可変シャッター６６は、可変の直径Ｄ２のサイズおよび横方向の位置が変化する開口部６７を含む。
セクション３６ｃの放射線３６の光線のコースが略平行なコースのため、光線方向における放射線３６に含まれる放射線力の線形スケーリングは、可変開口６７によって行なうことができる。

可変シャッター６６は、加えて、照射を受けた領域は横方向に非常に正確な方法で分解することができるため、正確に領域２６が放射線３６によって照射を受ける横方向の拡張６８を調整するように構成される。

それは、前に記載されている制御調整回路において統合される図４に記載の追加の可変シャッター６６のために考えられる。
これによって、製造プロセスを一層最適化することができる。

図５は、図１と同様に、２つのレンズ光路を有する装置１０を示す。そこにおいて、放射線から領域７６ａおよび７６ｂを遮蔽するために、局所的に照明およびシャッター構造７４ａおよび７４ｂの分岐を設定する微細構造７２は、成形型の基板に配置されている。

硬化性材料２８の強い方向性を持った照射（指向照射）は、結果として、形成する硬化性材料２８の屈折率勾配もたらす可能性があり、そして、それは、結果として、順々に縞が生じることがあり、したがって、硬化性材料の光学的機能の劣化を生じ得る。
したがって、拡散照射手段によって達成することができる成形の条痕を回避することができる。
局所的な微細構造７２を用いることによって入射放射線を放散することが可能となり、したがって、局所的な増加された放射線の分岐に結果としてなる。そして、それは形成される条痕を回避することができる。
光学系を透過した光は、局所的に散乱することができ、光学系の上流方向の影響は、部分的にまたは完全に排除することができる。

示されるマイクロレンズ７２の代わりに、回折素子、表面またはボリューム拡散器は、入射放射線を拡散させるためのツール基板に配置するようにしてもよい。
マイクロレンズのようなこれらの要素は、一方または両方の側に実装することが可能であり、そして、連続的であるか不連続で、ツールまたはツール基板の１つまたは複数の面に配置される。
局所的な拡散させるための要素は、局所的に基板を通して硬化性材料に影響を与える放射線をそらすために、基板に配置されてもよい。

シャッター構造体７４ａおよび７４ｂは、成形型１２またはツール基板１６または膜構造体１８ａ，１８ｂを介して、放射線を照射しながら硬化させてはならない領域７６ａおよび７６ｂを保護するために役立つ。
シャッター構造体７４ａおよび７４ｂは、チャネルのような陰影部７６ａおよび７６ｂが形成されるように、放射線３６を保護する。
硬化性材料２８または追加の硬化性材料２９は、放射線を照射されるものの、陰影部７６ａおよび７６ｂの領域において硬化されないままである。
硬化に続いて洗浄や現像処理した後、硬化性材料は、これらの領域に何ら配置されていない。これらの領域は、例示的に溶媒を導入するため、またはエアギャップを生成するために、水溶性の硬化性材料を溶解するために用いることができる。

微細構造またはシャッター構造の配置は、設計に関してその付加的な自由度の光線を形づくっている装置の使用の分野を拡張する、そして、成形構造の改良された品質は成し遂げられることができる。
微細構造またはシャッター構造の配置は、設計に関してその付加的な自由度および成形構造の改良された品質が成し遂げることができるという点において、光線を形作っている装置の応用分野を拡大適用する。

図６Ａ〜６Ｃは、可変シャッター４４の実施の概略図を示す。
図６Ａにおいて、いくつかの開口７９ａ〜７９ｄを含む第１のシャッター７８は、開口７９ａ〜７９ｄおよび開口８３ａ〜８３ｄが、共に、光学軸８４ａ〜８４ｄを含むように、いくつかの開口８３ａ〜８３ｄを含む第２のシャッター８２の反対側に配置される。
第１のシャッター７８および第２のシャッター８２は、同じく実装される。
第１のシャッター７８および第２のシャッター８２は、互いに隣接して配置されることによって、共通の有効なシャッター８６を形成する。

このように、有効なシャッター８６は、可変的な伝送領域４５ａ〜４５ｄおよび有効な陰影領域９２ａ〜９２ｅを含む。

図６Ｂは、光学軸８４ａ〜８４ｄの周辺に、互いに関連して、第１のシャッター７８および第２のシャッター８２をシフトするときに、有効なシャッター８６に対する効果を例示する。
シャッター７８が光学軸８４ａ〜８４ｄに対して、横方向に沿って一方向にシフトされ、そして、第２のシャッター８２が横方向に反対方向へシフトされるときに、結果は、図６Ａと比較して、可変的な伝送領域４５ａ〜４５ｄを減少させ、そして、有効なシャッター８６の可変的な陰影領域９２ａ〜９２を増加させた。しかしながら、そこにおいて、それぞれの伝送領域の中心、つまり、光学軸の中心は静止したままである。

図６Ｃは、有効なシャッター８６の全ての領域が陰影領域９２を占めるまで、光学軸８４ａ〜８４ｄに対して、第１のシャッター７８および反対方向の第２のシャッター８２を横方向にシフトすることが続けられることを可能にしていることを示し、そして、可変的な伝送領域４５はサイズ零を示す。

複数の構造体またはフィールドを製造するときに、開口７９ａ〜７９ｄまたは開口８３ａ〜８３ｄの距離は、製造されるレンズまたは構造体の１つのまたは多様な距離に対応する。開口７９および８３は、このように、例示的に、単純な矩形または円形の開口部を含み得る。

図７は、４つの成形型１２ａ〜１２ｄを備える装置２０を示す。放射線源３４は、放射線３６を提供するように構成される。装置１０と同様に、４つの光チャネル４６ａ〜４６ｄは、それぞれ、各硬化領域２６ａ〜２６ｄのすぐ近傍に配置される。可変シャッター４４は、４つの光チャネル４６ａ〜４６ｄに対して軸方向に隣接する可変的な放出領域４５ａ〜４５ｄを含む。
可変のグレーフィルター３８および拡散ディスク４２は、４つの光チャネル４６ａ〜４６ｄの各々に対して、同時に、フィルターにかけて、放射線３６を拡散させるように構成される。
拡散ディスク４２は、入射放射線３６を散乱させるように構成され、その結果、散乱放射線は、４つの光チャネル４６ａ〜４６ｄの各々に入る。

ツール基板１６に配置されたチャネル構造２２ａ〜２２ｆは、互いの中で流体的に接続される。チャネル構造２２ａ〜２２ｆの流体接続は、同様に流体的に接続される追加のチャネル構造体内の圧力ｐ１が生じるように、チャネル構造２２ａ〜２２ｆの内の１つにおいて印加される圧力ｐ１に結果としてなる。

成形型１２ａ〜１２ｄは、共通のツール基板１６に配置される。成形型１２ａ〜１２ｄは、しかしながら、表面２５を有する基板２４に基づいて、領域２６ａ〜２６ｄを成形するように構成される。

成形型が共通のツール基板に配置され、そして、領域２６ａ〜２６ｄが共通基板の表面で成形されるにもかかわらず、図７において、ツール基板および／または基板は、いくつかの個々の構成要素の中で形成することも可能である。

追加の硬化性材料２９が他の補償領域でなく、１つの横方向に隣接する領域２６ａ〜２６ｄだけに途切れずに流れることができるように、領域２６ａ〜２６ｄをお互いから切り離す硬化性材料９４ａ〜９４ｄは、追加の硬化性材料２９が配置される２つの補償領域に横方向に隣接して、そして、それらの間に配置される。
硬化された材料９４ａ〜９４ｅは、追加の硬化性材料２９が、追加の硬化性材料２８および２９を配置して、領域２６ａ〜２６ｄに放射線に照射させる工程の間、領域２６ａ〜２６ｄに関連して横方向外側にある補償領域の端部領域において硬化するように、例示的に配置することができる。

軸方向にいくつかの光チャネルに配置され、このように、広い領域に亘って実施される 放射線源３４は、光チャネル４６ａ〜４６ｄに対して軸方向に隣接する領域に平行になった放射線を放射するように構成される。
拡散ディスク４２は、対照的に、視準を除去するように、そして、可変的な放射領域４５ａ〜４５ｅおよび光線方向において下流に配置された光チャネル４６ａ〜４６ｄに関連する点状の放射線源として作用するように構成される。

上記実施形態では、光チャネルが、各々２つの光線を形作っている光学エレメントを含むにもかかわらず、それはまた、１つの光線を形作っている光学エレメントだけ、または、いくつかの光線を形作っている光学エレメントだけは、光チャネルによって構成されていることも考えられる。

光線を形作っている光学エレメント４８および５２は、前述の実施例のレンズとして例示されているにもかかわらず、光チャネルが１または幾つかのさらなる光線を形づくっている光学エレメント、例えば、プリズム、回析する構造またはフレネルレンズを含むことも考えられる。
光線を形作っている光学エレメントは、同等かまたはお互い異なるように、実施することができ、そして、異なる光チャネルが異なる光線を形作っている光学エレメントを含むという点で、光チャネルはお互い異なる可能性がある。
さらに、いくつかの光チャネルを有する図７と類似の実施の場合、若干の光チャネルだけが光線を分割する光学エレメントを含むことは、制御または調整回路を実現するために考えられる。
主に、各光チャネルは、独立して、他の光チャネルをにおいて実現することができる。

図８は、本発明の実施形態による方法１００のフローチャートを示す。
硬化性材料で作られた構造体の成形による製造方法１００は、成形型１２および表面２５間の領域２６において、硬化性材料２８、例示的にＵＶポリマーが、表面２５および表面２５と対向する成形型１２の成形面１４に当接するように、表面２５として例示的にガラス基板より上に、成形型１２を配置する第１のステップ１１０を含む。そして、追加の硬化性材料２９は、途切れずに流れるかまたは領域２６へとリフローし続けることができる。
さらにまた、方法１００は、硬化が追加の硬化性材料２９によって補償される場合、表面２５および硬化性材料２８の縮小にしたがって、硬化性材料２８が異なる速度によって横方向に硬化するように、光線が放射線源３４および成形型１２の間に配置された光チャネル４６を通過し、焦点に集まっている間、局所的に変化する方法の光線３６によって領域の硬化性材料２８に放射線を照射する第２のステップ１２０を含む。

ここの領域２６において途切れずに流れ続けている追加の硬化性材料２９は、チャネル構造２２ａおよび２２ｂの圧力ｐ１を適用して、つまり、追加の硬化性材料２９に圧力を印加することによって、例示的に誘導され得る。
代替的にまたは追加的に、領域２６へと流れ続けさせる追加の硬化性材料２９をもたらすために、追加の硬化性材料２９は、横方向の側からの圧力を備えていることが考えられる。
照射しながら圧力ｐ１を印加する場合、さらに硬化性材料２９は、収縮の際に領域２６へと流れ続ける。

図９は、本発明の実施形態に係る方法２００のフローチャートを示す。
成形によって硬化性材料で形成される構造体を製造する方法２００は、成形型１２および表面２５間の領域２６において、硬化性材料２８が、表面２５および表面と対向する成形型１２の成形表面１４に当接するように、そして、成形型１２および追加の硬化性材料２９が領域２６へと流れ続けることができるように、表面２５として例示的にガラス基板、より上に成形型１２を配置する第１のステップを含む。
加えて、方法２００は、硬化材料２８を硬化させることが追加の硬化性材料２９によって補償されるとき、硬化材料２８が、表面２５および収縮することにしたがって、異なる速度で横方向に硬化するように、放射線源３４および成形型１２の間に配置される光チャネル４６に光線が通過し、焦点に集まっている光線３６によって領域において局所的に変化させる方法で硬化性材料２８に放射線を照射する第２のステップ２２０を含む。そこにおいて、局所的に変化する方法で放射線を照射することは、成形型１２を介して成形表面１４とは反対側の成形型１２の側から実行される。

光学的および機械的部品のより正確な型は、数百μｍの大きな構造の高さのために、特に、硬化しながら、硬化性材料の体積収縮を補償することによって達成することができる。
これは、ウエハー・レベル上で画像処理システムを製造する場合、とりわけ、必要とされる、微細でマイクロ機械式部品を製造するための必要条件である。加えて、収縮プロセスによって引き起こされる機械的張力が低減される。
結果として、基板、例示的にウェーハの曲げは、減少させることができる。そして、このようなウエハーは、その現状のままで、ウエハーレベル上のカメラモジュールを製造するときに、とりわけ、必要なより複雑なスタックを形成するように処理される。
光線を形作っている光学を使用することは、硬化プロセスを制御する可能性を拡張して、さらに輪郭の忠実度を向上させることができる。

換言すれば、硬化プロセスを改善することは、とりわけ、例えばカメラの対物レンズおよび光学センサのウェーハ―レベルの製造のような複製プロセスによって、マイクロ光学的電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）の最適化された製造に役立つ。

紫外線による硬化性材料の時間的空間的に制御された照射に加えて、追加の硬化性材料に圧力を付与すると同時に、収縮に補償するためのツールで統合された可撓膜構造体を使用している間、硬化用紫外線放射の形成を可能にする光学エレメントは、硬化される構造体毎に提供される。

図１０は、従来技術による局所的に変換する方法で放射線を照射する装置を示す。装置は、照射装置３２およびツール基板１６に配置される成形ツール１２を含む。硬化性材料２８は、基板２４および成形ツール１２の間に配置される。そこにおいて、成形ツールは、フロー５４ａおよび５４ｂを流し続ける追加の硬化性材料２９によって、硬化性材料２８に放射線を照射している間に発生する収縮を補償することができるように、成形ツール１２に面する基板２４の表面２５の反対側に配置されている。

従来技術の更なる発展に関連する上述の実施形態とは対照的に、光チャネル４６は、照射ユニット３２と成形型１６の基板との間の光線を形作っている光学エレメントを含んでいない。
Ｄ１の直径を有する可変シャッター４４および可変的な放出領域４５は、放射線３６を制限して、局所的に変化する方法で放射線の照射を可能にするように構成されている。
しかしながら、この配列構成は、硬化区域の放射線３６のフォーカシング、あるいは、カメラ上へ放射線３６または領域２６の硬化ゾーンのイメージングのどちらも可能としない。

上記の実施形態とは対照的に、膜構造体１８ａおよび１８ｂは、成形ツール１２に直接に配置されている。しかしながら、膜構造１８ａおよび１８ｂとチャネル構造２２ａおよび２２ｂとは、追加の硬化性材料２９に外圧を印加することに関して、延いては、それらの機能についての構成は、同一である。

図１０において例示される従来技術と比較した上記の実施形態の重要な利点は、一方では、放射線が硬化ゾーンにおいて集中することができるように、そして、他方では、硬化プロセスの規制または調整が上記の方法で実施することができるように、光チャネルにおいて、光線を形作っている光学エレメントの統合である。

図１１は、ステップ・アンド・リピート機において、シーケンシャル成形の典型的な流れおよび硬化プロセスを示しています。そして、それは、例えば、適合したナノインプリントリソグラフィ装置であってもよい。
最初のステップＡにおいて、ポリマーの液滴を形成するように、硬化するための所定の量のポリマーが基板に置かれる。その後、ステップＢにおいて、成形型は、液滴が一方ではレンズに合わせた形状となるように、他方では成形型を使用している基板に配置することができるように、液滴の上に配置される。

その後、ステップＣにおいて、ポリマーは、紫外線の照射によって硬化される。そこにおいて、紫外線の照射によって、透過的に実施する成形型または基板を介して、例示的にポリマーの硬化が生じ得る。

ポリマーを硬化させた後に、成形型は、取り外されて、その間に、次のレンズを成形するために、そこに配置される追加のポリマーの液滴の上に成形型が配置される。
このようにして、レンズの全ては、成形するために、基板上に次々と取り付けられる。

独国特許出願公開第１０２００９０５５０８０号明細書 欧州特許出願公開第０３２２３５３号明細書

ＥＰ０３２２３５３Ａ２には、キャビティおよび当該キャビティと連通する供給チャネルを含む成形型によって、プラスチック素子を製造する概念が記載されている。
これにより、このように制御可能な硬化及び成形を可能にするコンセプトは、製造不良の低減が望ましいであろう。
それゆえに、本発明の目的は、製造不良を低減することができる概念を提供することである

Claims (21)

1. 成形によって硬化性材料で作られた構造体を製造するための装置であって、
   前記装置は、
   成形面（１４）を有する成形型（１２）、
   前記硬化材料（２８）が、表面（２５）と、前記表面（２５）に対向する前記成形型（１２）の前記成形面（１４）との間の領域に当接し、追加の硬化性材料（２９）が前記領域（２６）へと流れ続けることが可能なように、前記表面（２５）より上に前記成形型（１４）を配置する手段、および
   放射線源（３４）と光チャネル（４６）とを含む照射ユニット（３２）を包含し、
   前記照射ユニット（３２）は、硬化性材料（２８）を硬化させることが前記追加の硬化性材料（２９）によって補償されるときに、前記表面（２５）に沿って横方向に速度を変化させて収縮するとともに前記硬化性材料（２８）が硬化するように、前記領域（２６）において、前記硬化性材料（２８）のための局所的に変化する照射を実行するように構成され、
   前記光チャネル（４６）は、前記放射線（３６）が、前記成形型（１２）の方へ向う方向に前記光チャネル（４６）を通過するときに、焦点に集まっている光線を経験するように、前期放射線源（３４）によって光線を形作っている放射線（３６）のために、照射される少なくとも第１の光学エレメント（４８；５２）を含むことを特徴とする、装置。
2. 前記放射線源（３４）は、可変的な放出領域（４５）を含み、前記装置は、第１のイメージ・センサ（６４）を含み、
   前記光チャネル（４６）は、放射線源（３４）により放射される前記放射線の一部分を結合し、前記放出領域（４５）がイメージセンサ（６４）上へ画像化されるように、画像または画像領域に結合される前記一部分（５８）を導くように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記光線を分割する光学エレメント（５６）は、前記光線方向において、少なくとも第１の光線を形作っている光学エレメント（４８）の下流に配置される、請求項２に記載の装置。
4. 前記装置は、第２のイメージセンサ（６４´）を含み、
   前記光チャネル（４６）は、前記成形型（１２）から反射される放射線の一部を結合し、前記イメージセンサ（６４´）上へ結合される前記一部分（５８´）が画像化されるように構成される光線を分割するエレメント（５６）を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記光線を分割する光学エレメント（５６）は、前記光線方向において、少なくとも第１の光線を形作っている光学エレメント（５２）の上流に配置される、請求項４に記載の装置。
6. 前記光チャネル（４６）は、第１および第２の光線を形作っているエレメント（４８；５２）を含み、前記放射線源（３４）の前記放射線（３６）は、平行にされて焦点に集束される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. その開口サイズおよび／または横方向の位置が可変の開口シャッター（６６）は、前記光線方向において、前記第１および第２の光線を形作っている光学エレメント（４８；５２）間に配置される、請求項６に記載の装置。
8. 前記放射線源（３６）および成形面（１４）の間に配置され、光線を拡散するための構造体（７２）を含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記装置は、前記照射ユニット（３２）が、光チャネル（４６ａ〜４６ｄ）と、製造される構造体毎に１つの成形表面（１４ａ〜１４ｄ）を含む成形型（１２ａ〜１２ｄ）とを包含して、同時に複数の構造体を製造するように構成され、
   前記放射線源（３４）は、共通の放射線放出体（４２）、光線を拡散させる光学エレメント（４２）および個々のシャッターを有する可変シャッター装置（４４）を含み、前記個々のシャッターの距離は、製造される前記構造体および前記光線を拡散させる光学エレメント（４２）の距離に対応し、前記可変シャッターユニット（４４）は、前記光線方向において、前記放射線放出体の下流に配置され、拡散放射線は、可変的な放出領域（４５ａ〜４５ｄ）を介し、前記可変シャッターユニットを出て、製造される前記構造体毎の前記光チャネル（４６ａ〜４６ｄ）で／を介して、前記硬化性材料（２８ａ〜２８ｄ）に向けられる、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記成形面（１４）に隣接して配置される膜層（１８ａ；１８ｂ）を含み、
    前記ツール基板（１６）および前記膜層（１８ａ；１８ｂ）内側の間の領域に拡張可能なチャネル構造（２２ａ；２２ｂ）を形成するように、前記膜層（１８ａ；１８ｂ）は、前記成形面（１４）と横方向に隣接する前記ツール基板（１６）のチャネル領域において、前記ツール基板（１６）と局所的に隣接し、前記チャネル領域の周辺で前記ツール基板（１６）に接続され、
    前記拡張可能なチャネル構造（２２ａ；２２ｂ）は、前記拡張可能なチャネル構造（２２ａ；２２ｂ）において印加される外圧（ｐ１）が、前記追加の硬化性材料（２９）の圧力を誘導するように構成される、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記装置は、追加の構造体を製造するための追加の成形型をさらに含み、
    前記成形型（１２ａ）の前記拡張可能なチャネル構造（２２ａ；２２ｂ）は、前記追加の成形型（１２ｂ〜１２ｄ）の前記拡張可能なチャネル構造（２２ｃ〜２２ｆ）に流体的に接続され、
    前記拡張可能なチャネル構造（２２ａ〜２２ｆ）において印加される外圧（ｐ１）は、前記追加の硬化性材料（２９）に圧力を誘導するように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 硬化性材料（２８）で形成される構造体を成形手段によって製造する方法であって、
    前記方法は、
    前記硬化性材料（２８）が、成形型（１２）および表面（２５）の間の領域（２６）において、前記表面（２５）および前記表面（２５）に対向する前記成形型（１２）の成形面（１４）に当接して、追加の硬化性材料（２９）が前記領域へと流れ続けることができるように、前記表面（２５）の上側に前記成形型（１２）を配置すること、
    前記硬化性材料（２８）を硬化させることが、追加の硬化性材料（２９）によって補償されるときに、前記表面（２５）および収縮するにしたがって、前記硬化性材料（２８）が異なる速度で横方向に硬化するように、局所的に変化する方法で前記領域（２６）において、前記硬化性材料（２８）に放射線を照射／放射することを含み、
    光線が放射線源（３４）および成形型（１２）の間に配置される光チャネル（４６）を通過するとともに焦点に集束する光線によって、局所的に変化する方法で放射線を照射／放射するように実行されることを特徴とする、方法。
13. 前記硬化性材料（２８）による吸収作用にかかわりなく、前記硬化性材料（２８）における前記光線の強度が、前記光線方向において、前記硬化性材料（２８）の範囲内でまたは前記光線方向の上流で、前記光線の強度が前記光チャネル（４６）を通過する前により大きいところで局所極大となるように、局所的に変化する方法で放射線を照射／放射することが実行される、請求項１２に記載の方法。
14. 硬化性材料（２８）で形成される構造体を成形手段によって製造する方法であって、
    前記方法は、
    前記硬化性材料（２８）が、成形型（１２）および表面（２５）の間の領域（２６）において、前記表面（２５）および前記表面（２５）に対向する前記成形型（１２）の成形面（１４）に当接して、追加の硬化性材料（２９）が前記領域へと流れ続けることができるように、前記表面（２５）の上側に前記成形型（１２）を配置すること、
    前記硬化性材料（２８）を硬化させることが、前記追加の硬化性材料（２９）によって補償されるときに、前記表面（２５）および収縮するにしたがって、前記硬化性材料（２８）が異なる速度で横方向に硬化するように、局所的に変化する方法で前記領域（２６）において、前記硬化性材料（２８）に放射線を照射することを含み、
    前記成形型（１２）を介して、前記成形型（１２）の前記成形面（１４）から離れて対向する側から、局所的に変化する方法で放射線が照射されることが実行され、
    光線が放射線源（３４）および成形型（１２）の間に配置される光チャネル（４６）を通過するとともに焦点に集束する光線によって、局所的に変化する方法で放射線を照射するように実行されることを特徴とする、方法。
15. 前記外圧（ｐ１）は、放射線を照射する間、追加の硬化性材料（２９）に印加される、請求項１２〜請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記局所的に変化する方法で放射線を照射／放射することは、拡散するための構造体（７２）を介して、少なくとも部分的に起こる、請求項１２〜請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 追加の硬化性材料（２９）が、前記成形型（１２）の補償領域から、放射線の照射による前記放射線（２６）が到達しない領域（２６）へと流れ続けるように、局所的に変化する方法で放射線を照射することが実行される、請求項１２〜請求項１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記成形型（１２）を配置する前記ステップと、局所的に変化する方法で放射線を照射する前記ステップとの間に、横方向に全面的に前記領域（２６）を囲む硬化性材料（２８）で形成される端部領域を硬化することをさらに含む、請求項１２〜請求項１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 複数の構造体が製造される方法であって、
    前記放射線の照射の局所的な変動は、個々のシャッターを固定していた可変シャッター装置（４４）をセットすることによって行なわれ、個々のシャッターの距離は、複数の前記構造体を製造するための単一または複数の距離に対応する、請求項１２〜請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 追加の構造体を製造するために、追加の成形型（１２ｂ〜１２ｄ）を用いて、配置し、局所的に変化する方法で放射線を照射することがさらに実行され、
    前記成形型（１２）のチャネル構造（２２ａ；２２ｂ）は、前記追加の成形型（１２ａ）のチャネル構造（２２ｃ〜２２ｆ）に流体的に接続され、
    前記追加の硬化性材料（２９）に外圧（ｐ１）が印加されるとき、放射線を照射する間、前記圧力は、前記成形型（１２ａ〜１２ｄ）の前記チャネル構造（２２ａ〜２２ｆ）において印加される、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. １つまたは幾つかの追加の構造体は、一度に硬化され、前記硬化性材料（２８ａ〜２８ｄ）を硬化させるための前記放射線（３６）は、少なくとも１つの放射線源（３４）によって照射され、
    前記放射線（３６）は、拡散した方法で放出領域（４５ａ〜４５ｄ）を出て、製造される各構造体の方向に、光チャネル（４６ａ〜４６ｄ）を通過する、請求項２０に記載の方法。

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