構造体、成形型を生産するための方法および装置
成形による硬化性材料から構造体を作り出す方法が記述される。方法の第1のステップにおいて、成形型は表面上に配置される。その結果、成形型および表面の間の領域では、硬化性材料が、表面および表面に対向する成形型の成形する表面に接触する。それで、付加的な硬化性材料は、領域に流れ込み続けることが可能となる。第2のステップにおいて、硬化性材料が局所的に変わる異なる速度で硬化するように、局所的に変化する方法で硬化性材料の領域に光が照射される。その結果、硬化性材料の硬化の間に生じる収縮は、付加的な硬化性材料によって補償される。方法の第3のステップにおいて、一定圧力が付加的な硬化性材料に加えられる。さらに、光学部品のための成形型と同様に成型によって、硬化性材料から構造体を作り出すための第2の方法および装置が説明される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、UVポリマー製の光学レンズ等の硬化性材料からなる構造体を生産するためのコンセプトに関する。
【背景技術】
【0002】
光学的および機械的構造物の製造および/または複製のために、紫外線を用いた複製技術が使われるだろう。
【0003】
この技術において、Ormocere(登録商標)等の紫外線硬化樹脂または紫外線硬化ポリマー、Delo 社,Norland 社,Epoxy Technology 社,Panacol-Elosol 社製のUV接着剤は、例えば、成形型によって所望の形状に成形され、紫外線によって硬化される。成形は、成形がもたらされることになっている基材に付いた跡に関して、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において達成される。硬化を行うために、基材に存在するポリマーの領域全表面は、金型または基材を介して紫外線でいっせいに照射されて、それ故に硬化される。
【0004】
硬化は全ての場所において同時に実行されるので、不可避の縮小は、どうしても応力の蓄積につながるものである。そしてそれは金型が取り除かれた時点で、成形された構造体の形状の狂いおよび基材の屈曲がもたらされるものとなる。もし、高分子構造を有する基材がさらなる基材と結び付いているならば、これは、例えばウエハー・レベルにおいて、カメラ目的の統合の中で見られるような関連している許容誤差および手続きの問題に帰着するものとなる。
【0005】
一例として、図19は、その左側に、UV照射に起因しているポリマー収縮、延いては、金型および成形された構造体の間の形状の狂いを示す。そしてそのことは、特に光学的応用のために一般的に認められることができない。さらに、図19は、その右側に、形状の狂いに加えて、ポリマー収縮は、引張応力およびポリマーが成形された基材の屈曲も引き起こしていることを示す。
【0006】
出版III/Jiseok LIM,Minseok CHO,Hokwan KIMおよびShinil KANG :「収縮補償法を備えたUVインプリントプロセスを用いたハイブリッドマイクロオプティクスの製造」、日本の雑誌の『応用物理』 第47巻, 第8号,6719−6722頁,2008年には、非球面の輪郭を作り出すための付加的なポリマ薄膜を有する球面レンズの組み合わせを表すハイブリッド・レンズの生産における収縮補償のために調整できる開口を示す。ポリマーのUV照射は、レンズ基材を介して遂行される。この文献には、可変の虹彩レンズが開口層として提案されている。しかしながら、この種の虹彩レンズは機械的に複雑で、延いては、高価で、設置スペースを増大させる必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Jiseok LIM,Minseok CHO,Hokwan KIM および Shinil KANG 著、出版III、「収縮補償法を備えたUVインプリントプロセスを用いたハイブリッドマイクロオプティクスの製造」
【非特許文献2】「応用物理」、 2008年、第47巻、 第8号、p.6719−6722
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、硬化性材料からなる構造体の製造の分野の中で優れた光学特性を可能にするコンセプトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に記載の方法、請求項2に記載の方法、請求項8に記載の装置、請求項9に記載の装置、請求項10に記載の成形型および請求項12に記載の成形型は、前記目的を解決する。
【0010】
本発明の第1の態様は、硬化性材料が横方向に異なる速度で硬化するように、成形型の領域において変化させる方法で、硬化性材料の照射が実行される場合、硬化性材料の収縮に対する補償が可能になるということである。そのため、硬化性材料の硬化する間発生する収縮は、付加的な硬化性材料によって直ちに補償することができる。そして、付加的な硬化性材料には、一定の圧力が加えられる。
【0011】
本発明の利点は、付加的な硬化性材料に外部圧力を加えることによって、圧力は、硬化性材料の表面張力および/または付加的な硬化性材料および同じ成形型の間の接触面に起因する付加的な硬化性材料に影響を与える力に付加的であり、改良された連続する付加的な硬化性材料の流れを可能にし、それ故に、硬化性材料の収縮に対する補償が可能となり、改良された成形品の光学的特性が獲得される、ということである。
【0012】
本発明の更なる態様は、硬化性材料の材料収縮に対する補償が達成することができるということで、成形型を介して、材料が横方向に異なる速度で硬化するように、成形型の領域において変化させる方法で、硬化性材料の照射が実行される場合、硬化性材料の収縮に対する補償が可能になるということである。それで、硬化性材料の硬化する間発生する収縮は、追加の硬化性材料によって直ちに補償することができる。
【0013】
成形型を介して照射されることに起因して、成形型の成形型表面に隣接する硬化性材料の一部は、そこで生じる成形品の光学的特性が影響を受けないように最初に硬化される。加えて、継続的に流れている付加的な硬化性材料の移動量が低減されるのを防ぐ必要があり、それによって、成形品の光学的特性がさらに改善される。本発明にかかる成形型の実施例は、成形型を介して上記の照射を実行できるので、簡単な方法で照射を局所的に変化を持たせることを可能にしている。
【0014】
本発明の好ましい実施例は、添付の以下の図面を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施例にかかる方法のフローチャートを示す。
【図2】本発明の実施例にかかる方法のフローチャートを示す。
【図3】本発明の実施例にかかる方法と従来技術の既知の生産方法との比較のための図面。
【図4】本発明の実施例の利用のための例となる開口構造の図面を示す。
【図5】本発明の実施例にかかる装置の略図を示す。
【図6A】本発明の実施例の成形型および成形された要素の部分図および断面図を示す。
【図6B】本発明の実施例の成形型および成形された要素の部分図および断面図を示す。
【図6C】本発明の実施例の成形型および成形された要素の部分図および断面図を示す。
【図7】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図8】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図9】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図10】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図11】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図12】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図13】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図14A】本発明の実施例の利用のための成形型を有する装置の断面図の略図を示す。
【図14B】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図15】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図16】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図17】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図18】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図19】既に知られている硬化性材料からなる構造体の生産方法の断面図の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明が図面を参照して以下により詳細に説明される前に、同一の要素には同一かまたは同様の参照が提供されており、当該要素について繰り返される説明は省略されていることに留意するものとする。
【0017】
図1および2によって後述される方法は、方法の説明に続いて、例えば、図3〜18によって説明されているように、装置を用いることによって実行することができる。特に、後で説明される装置に関連している説明において、参照番号が用いられる。
【0018】
図1は、本発明の実施例による方法100のフローチャートを示す。型によって硬化性材料から構造体を作り出す方法100は、成形型310をガラス基板等の表面330に配置する第1のステップ110を含む。その結果、成形型310および表面330間の領域340において、UVポリマー等の硬化性材料は、付加的な硬化材料321が領域340に流れ込み続けることができるように、表面330および表面330に対向する成形型の型表面312に接触する。さらに、方法100は、硬化性材料320が横方向に変化する方法で異なる速度で硬化するように、領域340において局所的に変化を持たせる状態で硬化材性料320を照射する第2のステップ120を含む。それで、その結果として、硬化材料320の硬化の間、発生している収縮は、付加的な硬化性材料321によって直ちに補償することができる。そのほかに、方法100は、付加的な硬化性材料に外部にある、つまり、外的な圧力をかける第3のステップ130を含む。前記第2のステップ220と同時に前記第3のステップ230を実行することは可能である。
【0019】
硬化性材料は、通例、ポリマー、UVポリマーまたはUV硬化樹脂と呼ばれる。
【0020】
図2は、本発明の実施例による方法200のフローチャートを示す。型によって硬化性材料から構造体を作り出す方法200は、成形型310をガラス基板等の表面330に配置する第1のステップ210を含む。その結果、成形型310および表面330間の領域340において、UVポリマー等の硬化性材料は、追加の硬化材料321が領域340に流れ込み続けることができるように、表面330および表面330に対向する成形型の型表面312に接触する。さらに、方法200は、硬化性材料320が横方向に変化する方法で異なる速度で硬化するように、領域において局所的に変化を持たせる状態で硬化材性料320を照射する第2のステップ220を含む。それで、その結果として、硬化材料320の硬化の間、発生している収縮は、付加的な硬化性材料321によって直ちに補償することができる。前記局所的に変化を持たせる状態で照射することは、表面330から離れて対向する成形型310の側面から成形型の中を通り抜けて実行される。成形型310は、光を通す素材、例えばガラス、シリコーンまたは透明プラスチックから作り出すことができる。
【0021】
図3は、本発明の実施例による方法と従来技術の既知の生産方法との比較のための図面を示す。右側は、本発明の実施例による装置300の略図を表し、左側は、例えば、比較例として、成形方法によって硬化性材料から構造体を作り出す従来技術より既に知られている装置を表している。装置300は、表面330がガラス基板等の透光性材料、成形型310の金型表面(型表面)312と領域340の表面330との間に配置されるUVポリマー等の硬化性材料からなる成形型310を含む。左側に描かれた既に周知の装置に対比して、右側に描かれた装置300は、表面330から離れて対向する成形型310の表面上に配置される開口領域350をさらに含む。
【0022】
図3の左側に示され、すでに周知の装置において、硬化性材料の領域全体は、成形型を介して同時に紫外線が照射される。紫外線硬化材料は、前記照射の間に収縮される。その結果、既に周知の装置と成形された構造体との間には、形状偏差が発生する。そのことに対して対照的に、装置300は、照明光学系の透過関数の時間的制御を可能にする。すなわち、左側に示された例などの場合、ウエハ全体および/または硬化性材料全体にわたって投光照明するときに、紫外線放射は達成されないが、その直径(例えば虹彩開口または液晶ディスプレイ)の点から見ると、可変の開口を介して、または、開口の領域を介して、紫外線放射は達成される。かくして、装置300は、硬化性材料320が局所的に変化を持たせる方法で異なる速度で硬化するように、領域340において、硬化性材料320の局所的に照射を変化させることを実行する。それで、硬化性材料320の硬化している間に発生する収縮は、付加的な硬化性材料321によって直ちに補償することができる。
【0023】
換言すれば、図3の右側は、一例として、局所的に照射を変更するステップ120を示す。この場合、第1に硬化性材料320は、最初に主要な方法で照射され、その後、時間オフセット方法で 型310を介して、全ての領域一面に照射される。本件に関して、硬化材料320および/またはポリマー・ポリマーは、紫外線にさらされるよりはむしろ局所的に硬化されるだけである。ポリマーおよび/または付加的な硬化性材料321は、開口または開口層350から離れて保護され、それゆえに、添加された追加の硬化材料321は途切れずに自由に動き続ける液体であり、その材料320および/またはすでに硬化されたポリマーのいかなる収縮も補償することができる。
【0024】
このように、可変の開口および/または開口層350は、透過関数の振幅について時間的に可変の部分的制御を確実にする。
【0025】
図4は、本発明による実施例の利用にふさわしい典型的な開口層350の説明概略図を示す。可変の視界のような開口構造および/または開口層350のための簡単な配置は、固定した個々の開口を有する2つの開口領域351および352を組み合せることに由来する。開口領域351および352のお互いに関して移動することによって、個々の開口は、それらのサイズの点からみると、同時に可変となる。個々の開口は、例えば、単純な矩形であるか円形の開口を有し得る。複数および/または1つのフィールドの構造体を生産する場合、開口および/または個々の開口の距離は、距離、あるいは、多様な構造体の距離および/または生産されるレンズの距離に相当する。開口領域351および352が同じ移動距離だが、反対方向に移動されると、成果は、可変サイズの個々の開口を含み、その場所にとどまる開口領域350の結果である。下部において、図4は、模式的な方法で上記の動作モードを示す。例えば、虹彩開口あるいは液晶ディスプレイのようなその他の開口構造と異なり、示された開口層350は、低コストで生産することができる。可変的な虹彩開口の領域は、機械的に複雑であり、そんなことをすると、高価で、設置スペースの必要条件を増加させる。 このように提案された開口構造350は、また、現場での処理の仕組みについて低コストの生産を可能にする。
【0026】
図5は、本発明の実施例による装置500を示す。装置300と異なり、装置500は、その直径の点から、開口および/または調整可能な開口層350に加えて可変のグレーフィルタ510を包含する。グレーフィルタ510は、例えば、成形型310から離れて対向する 開口層350の表面に配置することができる。
【0027】
可変のグレーフィルタ510は、さらに、透過関数の振幅に影響を及ぼす。これは、ポリマーの硬化速度および/または硬化性材料320の適合を可能にする。グレーフィルタ510の代わりに液晶装置が利用することもできる。原則として、透過関数の振幅を制御するために、あるいは、透過関数の振幅を制御することを可能にする他のいかなる装置も利用することができる。
【0028】
紫外線照射の光源の光力を状況に合わせて変化させることによって、透過関数の振幅を制御することも基本的に可能である。しかしながら、マスク・アライナーが使用されることになっているので、この場合、光力が固定されるため、この機能性はほとんどの場合存在しない。
【0029】
図6Aの左側には、本発明の実施例による成形型310aの底面図および成形型310の断面図のほかに、成形型310aによって成形された要素322aの平面図および成形型310aによって成形された要素322aの断面図も示す。さらに、図6Aの右側には、成形型310bの底面図および成形型310bの断面図のほかに、成形型310bによって成形された要素322bの平面図および成形型310bによって成形された要素322bの断面図も示す。
【0030】
図6A〜図6Cに示される成形型および成形された要素の断面図は、部分的な中心線311に沿って、成形型および/または成形された要素を通しての切断による断面から生じている。
【0031】
図6Aの中で示される成形型310aは、光学の機能的な表面領域312´を有する成形型表面312を含む。成形型310aが表面330の上に載置されるかその上に配置されるとき、成形型表面312は、表面330と向かい合う。さらに、成形型310aは、成形型表面312の周囲の弾性膜316を含む。この場合、弾性膜316は、一例として、たとえ部分的な範囲であるにしても、成形型表面312を完全にカバーする。そして、光学の機能的な表面領域312´の周囲である円周領域において、側面に沿って(横方向に)閉路を形成する。前記弾性膜316は、非接着性であるが、円周領域の境界で成形型表面312に接続されている。それゆえに、例として、成形型表面312と、弾性膜316の内部表面との間に、前記流体がなければ硬化性材料と接触するまでたとえば空気または油などの流体を導入することが可能となる。成形型表面312と、弾性膜316の内表面との間に位置付けられ、流体が提供される領域は、流路を形成する。そしてそれは、成形型310aが表面330の上にセットされるか、当該表面330と距離を置いて位置合わせされる場合、そこに位置したまだ硬化されていない任意の硬化性材料を移動させるように、また、あとの材料の圧力を増加させるように、表面330の方向に突出するものである。それゆえに、さらに、成形型310aは、局所的に制御可能な分岐適応の目的に役立つ構造体319を包含する。
【0032】
特に、表面330は、成形型310が配置されるかまたは同成形型310から離れて位置合わせされる基材の表面でもよい。したがって、表面330は、また、以下の基材330として見なされる。しかしながら、さらなる実施例により、表面330が既に成形された構造体の光学的に適切な表面かも知れないことはさらに指摘されるべきである。これは、特に、硬化性材料からなるいくつかの構造体の多層構造の型によって、光学層の積み重ねからなる生産物の場合でもよい。
【0033】
光学的に機能的な面312´は、基材330または表面330に合わせて成形された要素322aの光学的に適切な表面323の意味を明確にするのに役立つ。
【0034】
流路318は、成形および硬化工程の間、加圧される膜316によって作成される。成形された要素322aの範囲内で、円周の溝328を残す。しかしながら、前記溝328に特別の注意を払うことは必要でない。
【0035】
弾性膜316の内側に圧力を加えること、そして、上で述べたように、流路318を作成することが、硬化の間に、ポリマー・ボリュームについてのいかなる収縮も補償するために、成形された要素322aの光学的に機能的な表面323の領域に、追加の硬化性材料が連続的に流れることで、成形および硬化工程の間に、起こる。分岐を適応させるための構造319は、特に、成形された要素323aの光学上適切な表面323およびその表面より下の領域にいかなる条痕も回避するように平行でない照射を提供するのに役立つ。分岐を適応させるための構造319は、マイクロレンズの分野、回折構造、拡散器あるいは最初に言及された微細構造と同じ結果を達成するが、単に微細構造でなければならない代わりに、印刷される色および色素の適用かもしれません。それは大量の努力を必要とする。
【0036】
図6Aの右側に示される成形型310bは、光学上適切な面312´を囲んでいる付加的な機械的に有効な面313によって示される成形型310aとは異なる。したがって、成形された要素322bは光学的に有効な表面323を囲んでいる機械的に有効なエッジ324を有する。前記機械的に有効なエッジ324は、例えば、成形された要素322bの光学上有効な機能を行なう役目を果たすことができず、それゆえに、分岐を適応させるための構造319によって作り出された平行でない照射の領域にこのように位置することができない。光学上機能的なエッジ324はいくつかの成形された要素が上下に積み重ねられた場合に、例えば、成形された要素322Bを調節することおよび/またはロックするために役立つかも知れません。
【0037】
図6Bの左側には、本発明の実施例による成形型310cの底面図および成形型310の断面図のほかに、成形型310cによって成形された要素322cの平面図および成形型310cによって成形された要素322cの断面図も示す。さらに、図6Bの右側には、本発明の実施例による成形型310dの底面図および成形型310dの断面図のほかに、成形型310dによって成形された要素322dの平面図および成形された要素322dの断面図も示す。
【0038】
図6Bの左側に示される成形型310cは、それが周辺の、光学的に機能的な面312´に隣接した回転非対称構造317,317´を含むという点で、図6Aの左側に示される成形型310aとは異なる。第1の周辺の回転非対称構造317は、成形型310cの成形された面312に、くぼみ(低位部)を形成する。第2の周辺の回転非対称構造371´は、成形型310cの成形された面312に、隆起(高位部)を形成する。成形された要素322cにおいて、第1の周辺の回転非対称構造317は、光学的に機能的な表面323に隣接した周辺の回転非対称の隆起(高位部)327をもたらす。成形された素子322cにおいて、成形型310cの第2の周辺の回転非対称構造317´は、回転非対称のくぼみ(低位部)をもたらす。
【0039】
具体的にいうと、いくつかの成形された要素が上下に積み重ねられた場合に、くぼみ327および隆起327´は、前記個々の要素を係止するのに役立つことができる回転非対称構造317,317´によって作り出される。
【0040】
当該構造317,317´は、上記の実施例において、回転対称ではないけれども、さらなる実施例において、構造317,317´は、回転対称でもよく、および/または、部分的な回転に関して回転対称でもよく、あるいは、取り囲まれてもよい。さらに、成形型310cは、1つだけでも、あるいは、いくらでも、周辺構造を有する可能性がある。前記構造は、それらの形状に関して変えることができる。特に、表面330との関連で、実施のための使用法に関連して変えることができる。そして、その表面330の上に、成形型310cがセットされことになる、および/または、それから少し離れて表面330に位置あわせされることとなる。
【0041】
図6Bの中で右側に示される成形型310dは、囲まれている機械的に有効な面313に関しては、図6Bの中で左側に示される成形型310dとは異なる。機械的に有効な面313は、光学上機能的な面312´に隣接し、外側に放射状に拡張するように、周辺の回転非対称の構造317、317´に隣接する。
【0042】
成形された要素322dにおいて、機械的に有効な面313は、隆起(高位部)327およびへこみ(低位部)327´が伸びる円周の機械的な境界324をもたらす。
【0043】
図6Cの左側には、本発明の実施例による成形型310eの底面図および成形型310eの断面図のほかに、成形型310eによって成形された要素322eの平面図および成形型310eによって成形された要素322eの断面図も示す。さらに、図6Cの右側には、本発明の実施例による成形型310fの底面図および成形型310fの断面図のほかに、成形型310fによって成形された要素322fの平面図および成形された要素322fの断面図も示す。
【0044】
図6Cの中で左側に示される成形型310eは、第1の開口構造314および第2の開口構造314が光学的に有効な領域312´に隣接して横方向に(側面に沿って)配列されるという点において、図6Bの中で右側に示される成形型310dとは異なる。
【0045】
開口構造314,314´は、成形型310eを介しての照射の間に硬化することができないあらゆる領域から保護するのに役立つ。
【0046】
したがって、成形された要素322eにおいて、開口構造314,314´は、表面330に垂直に伸びる第1の流路329に通じ、また、表面330に垂直に伸びる第2の流路329´に通じる。いかなる硬化性材料も具備しない両方の流路は、その中に、以下の洗浄工程および/または展開する工程が準備される。例えば、流路329,329´は、空隙を作り出すために、水溶性の硬化性材料の導入を目的として利用される可能性がある。
【0047】
図6Cの中で右側に示される成形型310fは、開口構造314,314´の異なる配置によって、左側に示される成形型310eとは異なる。第1の開口構造314は、成形型310fの第1の周辺の回転非対称構造317に配置される。第2の開口構造314´は、成形型310fの第2の周辺の回転非対称構造317´に配置される。開口構造314,314´は、特に、成形型表面312に黒い色を塗布することによって、あるいは、周辺の回転非対称な構造317,317´の辺りで弾性膜316に黒い色を塗布することによって、簡単な方法で実現することができる。
【0048】
成形型310fによって成形される要素322fは、成形された要素322eと異ならない。
【0049】
図6A〜6Cに記載されている成形型310a〜310fは、凸面の光学的に有効な表面323を有する成形された要素322a〜322fを作り出すのに役立つにもかかわらず、さらなる実施例は、凹面の、凸面の、平面の、または、自由形状面のような光学的に有効な表面を有する、成形された要素を成型するような形状が決められている成形型を含み得る。
【0050】
図6A〜6Cに示される成形された要素323a〜323fは、例えば光学レンズを形成することができる。たとえ平凸レンズ形状が描かれた実施例において説明されているとしても、成形された要素は、さらなる実施例の他のいかなるレンズ形状も有することができる。
【0051】
上記に示した実施例において、2つの開口構造314,314´は、配置されているにもかかわらず、成形型は、1つの開口構造を含むもの、いくつもの開口構造を含むもの、あるいは、開口構造を全くないものを包含することが可能である。
【0052】
上記に示した実施例において、2つの開口構造314,314´は、一例として、表面330に垂直に伸びる流路329,329´は、周辺の回転非対称の構造327の領域の中で水平な様態で形を成す。開口構造314,314は、成形された要素322e,322fの中の他の位置で表面330に垂直に伸びる流路を形成するために、成形型310eの中で異なる位置に、例えば、光学上有効な表面領域312の外側に配置されることも可能である。
【0053】
さらに、さらなる実施例では、例えば成形型310a〜310fに対応するものとして、基材または表面330が平面でなくてもよく、いかなる形状を有してもよい。
【0054】
成形された素子322a〜322fは、成形型310a〜310fの非常に正確なネガの像を表す。
【0055】
したがって、開口構造314,314´は、基材ないし成形された要素322e〜322fの表面330に垂直に伸びる、キャビティおよび/または流路329,329´を作り出すために、紫外線光による照射の間、液状のポリマーおよび/または追加の付加的な硬化性材料を保護する役目を果たすことができる。次のステップ120を活用している間、基材または表面320に垂直に伸びるキャビティおよび/または流路329,329´は、照射を受けていない、したがって、液状のポリマーおよび/または硬化性材料を取り除くための基材の洗浄工程の後に、作り出された構造体および/または成形された要素322e〜322fの中で依然としてそのままである。
【0056】
また、さらなるステップは表面330あるいは基材330を取り除くか、既に成形されていた要素にさらなる要素を成型することを含み得る。
【0057】
さらなる実施例によれば、収縮の結果として、ポリマーの硬化の間、例えば、約1〜10%、液体ポリマーおよび/または硬化性材料の後に存在する硬化材料より一層多い量がなければならないので、成形型は、硬化されないポリマー量を蓄積するために、追加の開口構造を含むことができる。
【0058】
したがって、ポリマー量を蓄積するための開口構造は、照射および紫外線の照射による硬化を防止するために、提供される。このようにポリマー量を蓄積するための開口構造の下に存在する液体ポリマーおよび/または付加的な硬化性材料は、例えば、収縮補償のための液体ポリマーおよび/または硬化性材料の必要な付加的な量の蓄積として役に立つ。
【0059】
ポリマー量を蓄積するための開口構造は、例えば、流路を提供するための開口構造と一緒に結合することができる。そして、それは垂直に表面まで伸びる。そして、1つの共通の(共用の)開口構造またはいくつかの共通の開口構造を形成する。
【0060】
ポリマー量を蓄積するための開口構造は、省略することができる。例えば、(成形型310e,310fのために示されているように)液体ポリマーを蓄積するために、成形型の光学的に有効な表面領域の外側の領域の全てが利用され、そして、照射が実行される場合、時間的に続いて起こる照射に起因して、光学上有効な表面領域への照射の後まで、照射が実行されないため、時間的に続いて起こる方法で、内部(光学上有効な表面領域をはじめとして)から外側まで、光学上有効な表面領域の外側の領域は、カバーされない。
【0061】
図7は本発明の実施例による装置700の断面図の略図を示す。装置700は、例えばガラス基板材からなる表面330を含む。表面330において、成形型310は、硬化性材料320が領域340において表面320と対向する成型面312の間に位置することができるように、配置される。さらに、成形型310は、追加の硬化性材料321で取り囲まれる。その外側の端において、成形型310は、円周の弾性膜710を含む。表面330に向かい合わない成形型310の表面において、装置700は、可変の開口層350を含む。開口層350は、可変のグレーフィルタ510の近くに隣接される。さらに、例えば弾性物質でできている円周のシールは、装置700の端に配置することができる。
【0062】
図7に示される装置700は、液体ポリマーおよび/または添加された付加的な硬化性材料321に静圧Paを付与することができるようにする。すなわち、外側の静圧Paは、例えば、スタンプによって弾性膜710に加えることができる。そしてそれは、弾性膜710および周囲のシールによって、封鎖された領域の内部の圧力Piに帰着する。内部の圧力Piは、改善された収縮補償を達成するように、ポリマーの硬化が起こっていることについて、移送、および/または、可変の開口および/または開口層350によって局所的に制限されている位置への液体ポリマーおよび/または添加された付加的な硬化性材料321の流れΦpの改良に結びつく。
【0063】
換言すれば、成形型310は、例えばスタンプによって、外側から液体ポリマーおよび/または付加的な硬化性材料321に圧力Paを加えることができる開口を有する。外側の静圧Paは、好ましくは、PDMS(ポリジメチルシロキサン)で形成されている弾性膜710を介して、スタンプによって、および/または、水圧または空気圧の技術を利用することによって、液体ポリマー、および/または、付加的な硬化性材料321へ移送することができる。これと同時に、外部に対する接触は、弾性膜710によって防止することができる。例えば弾性材料からなる周辺のシールは、装置700および/または揺れの端において、圧力を保持することに役立つ。 装置700および/または例えば弾性材料からなる揺れの端の周囲のシールは圧力を維持するのに役立つ。シール内のすべての位置で液体ポリマーΦpの移送および流れを保障するために、基材あるいは装置700の全表面には、流体力学の視点から見て、液体ポリマーまたは硬化性材料の連続的な層が提供され、また、同じ内部の静水圧Piを形成するパイプが提供される。
【0064】
このように、同時に付加的な硬化性材料321に定圧を加えるステップ130は、局所的に照射120を変えるステップとして装置700によって実行することができる。 これは、硬化性材料が硬化する間に発達したいかなるキャビティも流れ続ける付加的な硬化性材料321によって補填されることを保障し、その結果として、改善された収縮補償が達成される。
【0065】
図8は本発明の実施例による装置800の断面図の略図を示す。装置800は、成形型310に対向する開口層350の表面と、表面330から離れて対向する成形型310の側面との間にツール基材810が配置されるという点で、装置700とは異なる。平面プレート形状のツール基材810は、表面330から離れて対向する成形型310の表面に隣接する。さらに、装置800は、ツール基材810と、成形型310の外縁上の成形型310との間に、水力学のためのおよび/または圧力を加えるために圧縮空気ための流路820を含む。
【0066】
装置700とは対照的に、ここで記載されている装置800において、外側の静圧Paは、スタンプによってよりはむしろ流路820の中の水力学および/または圧縮空気によって生じる。
【0067】
本発明の実施例にかかる装置900の断面図の略図を示す。既に前の装置800場合のように、装置900は、さらに付加的な硬化性材料321に外部の静水圧Paを加えるために水圧および/または空気圧の技術を利用する。装置900は、ツール基板810および成形型310の異なる形状について、装置800とは異なる。 さらに、装置800では、ツール基板810はここに示された装置900において、断面図中の角胴形を含み、ツール基板810は断面図において、T形状を有している。T形状は、水力学、および/または圧力を加えるための圧縮空気のための流路820を事前に定義している。表面330から離れて対向している装置900の成形型310の表面は、表面300から離れて対向している装置800の成形型310の表面とは対照的に、持続的に平坦な形状を含む。装置900の動作モードは、装置800の動作モードと類似している。
【0068】
図7〜9の中で示される装置は、構造体および/またはレンズの生産に限定されている。示された装置は、前述の装置のうちの数千の分野、例えばウエハーの分野において、構造体および/または1つの製造過程について、多数の装置に対応する数千のウエハーを生産するように有用に用意される。したがって、いくつかのそのような装置の準備がどのように構成されるかは下記の中で示されるものとする。フィールド内のいくつかの装置の間の距離は、言及され、下記の明瞭さの理由で極めて縮小されたスケールで描かれるであろう。
【0069】
図10は本発明の実施例による装置1000の断面図の略図を示す。装置1000は、装置700のいくつかのものを含み得る。図10は、封鎖されたキャビィテイを実施するために硬化されたポリマーで形成された周辺の壁1010によって、お互いから切り離される2つの装置700を示す。
【0070】
したがって、装置1000は、連続的なポリマー層あるいは硬化性材料320の層を持たないで、液体ポリマーか硬化性材料320の上に外部の静水圧Paを加えることを可能にする。言いかえれば、静的な内部の1回限りの圧力Piは、装置1000の個々の部分的な装置700の範囲内で生産される。
【0071】
光学的に活性化された領域、つまり、照射される領域間に位置付けされるポリマー材料あるいは硬化性材料を保存するために、2つの部分は、照射プロセスを実行することができる。この文脈では、これに関連して、第1のステップは、開口層350によって遮断することを含む。構造体の光学領域(可視光で見える領域)は、静水圧Paを加えるための流路と同様に作り出される。最初の照射の結果、硬化されたポリマーあるいは硬化性材料の周辺の壁1010は、個々の光学領域、つまり、作り出される構造体が後で成形される領域で形を成すことができる。個々の光学領域は、他の領域からこのように分けられる。言いかえれば、装置1000はいくつかの部分的な装置700へ分割される。第2のステップでは、結果として生じるチャンバおよび/または他のチャンバから独立した部分的な装置700において、直径の点から見て、可変である開口または開口層350による第2の硬化プロセスの間のポリマーあるいは付加的な硬化性材料321の連続的な流れΦpを確かにするために、静水圧Piは、直ちに組み立てることができる。このようにして、局所的に照射を変える、第2の硬化ステップ、すなわち、ステップ120は、方法100のために既に記述されていたのと同じパターンにしたがって行なわれる。
【0072】
図11は本発明の実施例による装置1100の断面図の略図を示す。装置1100は 、 装置1000より類推して、いくつかの装置800の配置が閉鎖されたキャビティを利用するために、硬化されたポリマーからなる周囲の壁1010によって切り離される。周囲の壁1010は、装置1000のための既述の方法で作り出される。
【0073】
装置1100の動作モードは、装置1000の動作モードに類似している。
【0074】
図12は本発明の実施例による装置1200の断面図の略図を示す。装置1200は、装置1000および1100より類推して、いくつかの装置900は、封鎖されたキャビティを利用するために、硬化されたポリマーからなる周囲の壁1010によって切り離される。周囲の壁1010は、装置1000のための既述の方法で作り出される。
【0075】
装置1200の動作モードは、装置1000および1100の動作モードに類似している。
【0076】
図13は本発明の実施例による装置1300の断面図の略図を示す。装置1300は、いくつかの装置900の配置を含む。そして、それは硬化されるポリマーの周囲の壁によってお互いから切り離されない。さらに、局所的に変化する照射は、可変の開口層350によってよりむしろ可変のグレーフィルタ510だけによって制御される。個々の装置900は、硬化されたポリマーの周囲の壁によって分離されないので、光学的に非活動的な硬化領域の第1のステップは、省くことができる。
【0077】
図14Aは本発明の実施例の利用のための成形型310を含む装置の断面図の略図を示す。図14Aに示される装置において用いられる成形型310は、局所的に照射の分岐を調整するために、微細構造1410によってここまでに示された成形型とは異なる。さらに、図14Aに示される成形型310は、図6Cに示されているように、成形された要素322e―322fによって、量を蓄積するための、および/または、垂直に基材または表面330まで伸びている流路329,329´を作り出すためのキャビティを作り出すために、開口構造314を含む。
【0078】
図14Aの中でこのように示される成形型310の利用は、局所的に照射を変えるステップ120で分岐の空間的制御を可能にする。液体ポリマーあるいは添加される硬化性材料321の量を蓄積するための、および/または、基材か表面の330まで垂直に伸びる流路329,329´を生産するための、あるいは周辺の壁1010を生産するための封鎖された領域は、できるだけ急勾配の構造端を呈することで可能となる。マスクアライナー(マスク調整器)によって提供されるように、視準が合った方法によって、すなわち、平行な紫外線照射が原因で、後者は生産することができる。
【0079】
不都合なほどに、平行にされた、つまり、平行線で、したがって、高度に真っ直ぐに照射された照明あるいは照射は、ポリマーあるいは硬化性材料における屈折率勾配の形成に帰着することができる。そしてそれは、封鎖されていない範囲について、硬化されたポリマーあるいは材料の光機能の低下に結びつく。
【0080】
したがって、溝付け(光条)を回避するために、拡散照明が推奨される。その結果として、急勾配の構造端および均質の屈折率分配の同時生産、つまり、簡単なツールを利用するとはいえ、以前から知られている高照射線量を備えた溝付けは可能ではない。
【0081】
局所微細構造1410の利用、あるいは異なる場所、例えばマイクロレンズの分野、回折構造または成形型310上の拡散体319によって示されているように、硬化することに必要で、マスク調整器によって平行にされた方法で照射される紫外線の局所的適応を可能にする。一方では、これは、細い溝の構成を回避する増加した分岐の領域1420に帰着するけれども、他方では、構造の側面において少しも急勾配の端を許容しない。さらに、急な構造端曲面を有する領域1430は、また、溝付けの増加が生じるものである。領域1420は、光学活性な領域、例えば生産される構造体のレンズ表面をあらかじめ定めることができる。光学上適切でない急な構造曲面を含む領域1430は、例えば、端領域、つまり、作り出される構造の端をあらかじめ定めることができる。
【0082】
上記した実施例では、たとえ、微細構造1410が、増加した分岐の領域1420の生産のために利用されるとしても、増加した分岐の領域1420は、成形型310上の色または色素の構造によってさらなる具体化の中で生産されるかもしれない。前記色または色素の構造は、単に印刷することができ、そのために、多くの努力を要求し、また、成形型の次の層と重ね合わせる可能がある微細構造と比較して、簡単に生産することができる。マイクロレンズの利用の中で要求される領域は、増加した分岐の領域1420を作り出すために、色の色素構造の利用の中で省くことができる。
【0083】
図14Bは、本発明の実施例による装置1400の断面図の略図を示す。装置1400は、表面330または基材330を含む。硬化性材料320は、成形型310の成形型表面312および表面330の間に配置される。成形型310は、照明または照射の拡散を局所的に調整するための微細構造1410を含む。さらに、成形型310は、容積を蓄積するために、および/または、表面330あるいは基板まで垂直に伸びる流路329,329´を作り出すためのキャビティを生産するために、開口構造314を含む。可変の開口層350は、表面330に対向しない成形型310の表面に隣接する。可変のグレーフィルタ510は、成形型310に対向しない可変の開口層350の表面に隣接する。
【0084】
可変の開口層350と結合して、可変のグレーフィルタ510は、硬化性材料320の局所的に変化する照射を可能にする。その結果、付加的な硬化性材料321は、硬化性材料320の材料収縮を補償するために、流れ続けることができる。局所的に照明の分岐を調節するための微細構造1410は、硬化性材料320の硬化の間に溝付けを防ぎ、それゆえに、生産された構造体の増加した分岐の領域1420の光学的性質を改良する。平行にされた方法で照射される領域1430は、生産された構造体の急勾配の構造の端を含む。さらに、示された装置1400は、前の実施例で既に述べられていたように、静水圧を加えるための装置によって展開することができる。
【0085】
生産される構造体の光学的性質を改良するために、局所的に照射を変えることが、望ましくは、内部から外部の方に、つまり、増加した分岐の領域1420の中心から、増加した分岐の領域1420の端に行われる。
【0086】
図15は、本発明の実施例による装置1500の断面図の略図を示す。装置1500は、1つの分野の中で示される装置の全ての組み合わせを表す。装置1500は、表面330を含む。表面330は、成形型310の領域によって隣接される。成形型310の型表面312および表面330の間の領域340には、硬化性材料320が存在することが可能である。成形型310は、局所的に照明の分岐を調節するための微細構造1410を含み、また、容積を蓄積するためのキャビティ、および/または、基材まで垂直に伸びる流路329,329´を生産するための開口構造314を含む。さらに、成形型310は、弾性膜710を含む。弾性膜710は、外部の静圧Paを加えるために、スタンプ1510によって付加される。可変の開口層350は、成形型310に対向しないスタンプ1510の表面に隣接して配置される。可変の開口層350は、第1の開口領域351および第2の開口領域352を含む。可変のグレーフィルタ510は、成形型310に対向しない可変の開口層350の表面に隣接して配置される。
【0087】
開口層350と結合して、可変のグレーフィルタ510は、成形型310を介して硬化性材料320の局所的に変わる照射を可能にする。局所的に照射を変えるステップ120の間、外部の静圧Paは、スタンプ1510によって付加的な硬化性材料321に加えられる。外部の静圧Paは、増加した圧力Piに結びつく。そしてそれは、照射領域340の中への付加的な硬化性材料321の継続的な流れΦpをもたらし、それゆえに、改良された収縮補償を可能にする。局所的に照明分岐を調節するための微細構造1410の利用は、生産される構造体の光学的活性領域1420において溝付けを回避するために、マスク調整器により平行にされた方法で照射される紫外線の拡散を可能にする。
【0088】
1つは述べることができる。要約すれば、装置1500は、低コストの生産のための配置、例えば紫外線硬化型ポリマーに基づく複製プロセスによる非常に正確な光学的・機械的な構成を示す。これに関連して、成形に必要な成形型310には、例えば微細構造1410などの固定光学素子、および、開口層350またはグレーフィルタ510のような可変の光学素子が提供されている。そしてそれは、振幅と位相の点からみると、成形型310の透過関数の時間的に可変の局所的な調節を可能にする。振幅と位相の点からみると、局所的且つ時間的に可変の透過関数の調節は、それゆえに、ポリマーあるいは硬化性材料の紫外線硬化の間に生じる収縮に対する補償をもたらし、また、基材および/または表面に作用する機械的ストレスの発生の減少をもたらす。そして、硬化され材料において、急勾配の端曲面あるいは低い屈折率勾配を有する構造体の位置依存性の生産に帰着する。
【0089】
言いかえれば、上記の利点は、照明光学のための透過関数の時間的制御、硬化されないポリマー量の蓄積、液体ポリマーに静圧を加えること、および、分岐を空間に発散を散乱させることによって達成される。装置1500は、1つのフィールド内のこれらの前述の機能をすべて組み合わせる。
【0090】
例えば、成形型310内の付加的な開口構造によって、追加のポリマー・ボリューム、すなわち、付加的な硬化性材料321を照射に備えて保護することができるが、さらに、付加的な硬化性材料321のために、例えば生産される構造体についての増加した分岐の領域1420など、光学上利用された有効範囲に関する端領域から流れ続けることも可能であることをもう一度ここで言及しなければならない。これは、特に、照射が時間的に続いて起こる方法で行なわれる場合、可能である。内部から、すなわち、光学上利用される有効範囲から、言い換えれば、生産される構造体の光学上適切な表面から、外部に向かって、すなわち、生産される構造体の端領域に向かって、開始する。連続する照射の間の端領域の付加的な硬化性材料321への加圧に起因して、硬化性材料321は、生産される構造体の光学上利用された有効範囲の領域の端領域から流れ込み続ける事が可能となる。容積収縮を補うために利用されていない、生産される構造体の端領域に位置する付加的な硬化性材料321は、一旦、実際のレンズ、すなわち、生産される構造体の光学上利用される有効範囲が硬化されたならば、照射の終了で、時間的に開口して硬化することができる。
【0091】
さらに、図16は、本発明の実施例による装置1600の断面図の略図を示し、図7〜15に示される装置とは対照的に、装置1600の中で実現されている図6A〜6Cの中で既に示されたように成形型310の簡略設計を示す。言いかえれば、図16に基本的に示される成形型310は、図6A〜6Cで示される成形型310a〜310fに相当する。表面、例えば基材330、すなわち、成形型310の型表面312に対向する表面は、図16に示されるように、装置1600の中で使用した成形型310によって、弾性膜710(図6A〜6Cに係る弾性膜316参照。)が付着する領域および弾性膜710が付着しない他のものがあるように構造化されるときに、開口または流路の少しも必要性のない成形型310の簡易化された型の設計に帰着するものとなる。図6Aの中で示される成形型310とは対照的に、成形型310には、もはや開口構造314がなくてもよい。付着のない領域1610では、弾性膜710は、空気圧または水圧の技術による外部の静水圧Paを加えることにより膨れ上がるために形成することができる。付着のない領域1610は、図16の中の破線の中で描かれている。弾性膜710の膨隆は、水力学または圧縮空気によって圧力を加えることにより例えば達成される。その後、弾性膜710の膨隆は、成形型310(図6A〜6Cの流路318参照)の周囲で伸びる流路820を形成する。流路820は、成形型310への弾性膜710の付着のない領域1610に生産される。水力学または圧縮空気により流路820内に存在し、付着のない領域1610に膨隆する弾性膜710に帰着する外部の静水圧Paは、さらに、液体の硬化性材料321に内部の静水圧Piをもたらす。内部の静水圧Piは、局所的な照射の領域340における収縮補償のために、硬化性材料321の継続的な流れとなる。これに関連して、ウエハーまたは装置1600の端の周辺で伸びるシールは、成形型310の表面上に付着するかまたは付着しない領域の形成により、達成することができる。
【0092】
簡易化された成形型310に関して、このように図16に示される装置1600は、図8および9に示される簡易化された装置800および900の形成を示す。したがって、単純化された成形型310の設計は、成形型310の廉価生産を潜在的に可能にする。
【0093】
図17は、本発明の実施例による装置1700の断面図の略図を示す。装置1700は、いくつかの装置1600の配置を含む。そしてそれは、硬化されたポリマーで形成された周辺の壁によってお互い分離されない。個々の装置1600の静水圧を加えるための流路820は、流体的に相互接続される。流路820の外部の静水圧せPaは、空気力学、例えば空気または水力学または油によって、作り出すことができる。この目的を達成するために、装置1700および/またはウエハーは、圧縮空気または油圧油を供給するように、表面330あるいは基材330を介して、少なくとも1つの位置に、例えば穿孔による穴を含む。水力学による圧力Paの生成は、空気力学による圧力の生成とは対照的に、装置1700全体あるいはウエハー全体にわたって圧力Paのより多くの一様分布という長所を有する。さらに、局所的に変わる照射は、可変のグレーフィルタ510によって制御される。装置1700は、当然さらに、可変の開口層350を含み得る。個々の装置1600が硬化されたポリマーで作られた周辺の壁によって分離されないため、光学的に非活発な範囲の硬化する第1のステップは、省くことができる。
【0094】
図18は、本発明の実施例による装置1800の断面図の略図を示す。装置1700との類似によって、装置1800は、いくつかの装置1600の配置を示す。装置1700とは対照的に、個々の装置1600は、閉じたキャビティの実現のために、硬化性ポリマーからなる周辺の壁1010によってお互い分離される。さらに、局所的に装置1700内の照射を変えることは、可変のグレーフィルタ510によって制御される。装置1800は、当然、さらに可変の開口層350を含み得る。周辺の壁1010の生産は、装置1000のために、既に記述された方法のままで達成される。また、この場合、個々の流路820は、流路820内に存在し、コンプレッサーによって生産される外的な静水圧Paの一様分布を保障するために、装置1800全体にわたって、相互に連結される。
【0095】
記述された装置の全体において、表面330あるいは基材330は、例えば、ガラス、ガラス・セラミックス、陶器、シリコン、ゲルマニウムのような継続的に均一の材料で形成される他にもまた、紫外線硬化可能なあるいは溶解性ポリマーで形成され、あるいは、構造物質、例えば、連続的なキャビティを有する基材で構成され得る。
【0096】
成形型310は、ツール基板810に成形される硬化されたUVポリマー等で形成することができる。そしてそれは、例えばガラスで形成され得る。もちろん、成形型は、さらなる実施例において、異なる材料で作られていてもよい。
【0097】
図3〜18に記載されている実施例は、球面レンズの生産または球面レンズの分野に役立つけれども、さらなる実施例は、非球面のレンズの生産、自由造形の領域、あるいは、UV硬化性材料でできている他の構造体に役立つことができる。
【0098】
さらに、構造体の分野の生産では、個々の構造体は、それらの特性の点から異なっていてもよい。
【0099】
硬化の間のポリマーの容積収縮に対する補償に起因して、機械的構成要素の光学上のより正確な型は、特に、数100マイクロメートルの高さの大きい構造において達成することができる。これは、ウエハー・レベルの画像システムのための製造業において、とりわけ要求されるように、マイクロ光学的およびマイクロ機械的構成要素の生産のための前提条件である。さらに、例えば基材の機械的ストレスは、低減することができる。したがって、ウエハー、つまり、基材の屈曲は低減することができる。また、ウエハー・レベルのカメラ・モジュールの生産で、とりわけ要求されるように、そのようなウエハーはより複雑な積み重ねる処理をすることができる。
【0100】
本発明の実施例は、例えば、カメラ目的および光学センサーを製造するウエハー・レベルで複製プロセスによるマイクロ光学の微小電気機械光学システム(MOEMS)についての製造業において適用することができる。
【0101】
たとえいくつかの特徴が装置に関して記述されたとしても、前記特徴が対応する方法の記述もまた示すことが理解されるべきである。その結果、さらに、ブロックあるいは装置の機器は、対応する方法のステップあるいは方法のステップの特徴として理解されるものとする。それとともに、類似性によって、方法のステップに関してあるいはそのステップとして記述された特徴は、さらに対応するブロックあるいは詳細な記述あるいは対応する装置の特徴を示すものとする。
【技術分野】
【0001】
本発明は、UVポリマー製の光学レンズ等の硬化性材料からなる構造体を生産するためのコンセプトに関する。
【背景技術】
【0002】
光学的および機械的構造物の製造および/または複製のために、紫外線を用いた複製技術が使われるだろう。
【0003】
この技術において、Ormocere(登録商標)等の紫外線硬化樹脂または紫外線硬化ポリマー、Delo 社,Norland 社,Epoxy Technology 社,Panacol-Elosol 社製のUV接着剤は、例えば、成形型によって所望の形状に成形され、紫外線によって硬化される。成形は、成形がもたらされることになっている基材に付いた跡に関して、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において達成される。硬化を行うために、基材に存在するポリマーの領域全表面は、金型または基材を介して紫外線でいっせいに照射されて、それ故に硬化される。
【0004】
硬化は全ての場所において同時に実行されるので、不可避の縮小は、どうしても応力の蓄積につながるものである。そしてそれは金型が取り除かれた時点で、成形された構造体の形状の狂いおよび基材の屈曲がもたらされるものとなる。もし、高分子構造を有する基材がさらなる基材と結び付いているならば、これは、例えばウエハー・レベルにおいて、カメラ目的の統合の中で見られるような関連している許容誤差および手続きの問題に帰着するものとなる。
【0005】
一例として、図19は、その左側に、UV照射に起因しているポリマー収縮、延いては、金型および成形された構造体の間の形状の狂いを示す。そしてそのことは、特に光学的応用のために一般的に認められることができない。さらに、図19は、その右側に、形状の狂いに加えて、ポリマー収縮は、引張応力およびポリマーが成形された基材の屈曲も引き起こしていることを示す。
【0006】
出版III/Jiseok LIM,Minseok CHO,Hokwan KIMおよびShinil KANG :「収縮補償法を備えたUVインプリントプロセスを用いたハイブリッドマイクロオプティクスの製造」、日本の雑誌の『応用物理』 第47巻, 第8号,6719−6722頁,2008年には、非球面の輪郭を作り出すための付加的なポリマ薄膜を有する球面レンズの組み合わせを表すハイブリッド・レンズの生産における収縮補償のために調整できる開口を示す。ポリマーのUV照射は、レンズ基材を介して遂行される。この文献には、可変の虹彩レンズが開口層として提案されている。しかしながら、この種の虹彩レンズは機械的に複雑で、延いては、高価で、設置スペースを増大させる必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Jiseok LIM,Minseok CHO,Hokwan KIM および Shinil KANG 著、出版III、「収縮補償法を備えたUVインプリントプロセスを用いたハイブリッドマイクロオプティクスの製造」
【非特許文献2】「応用物理」、 2008年、第47巻、 第8号、p.6719−6722
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、硬化性材料からなる構造体の製造の分野の中で優れた光学特性を可能にするコンセプトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に記載の方法、請求項2に記載の方法、請求項8に記載の装置、請求項9に記載の装置、請求項10に記載の成形型および請求項12に記載の成形型は、前記目的を解決する。
【0010】
本発明の第1の態様は、硬化性材料が横方向に異なる速度で硬化するように、成形型の領域において変化させる方法で、硬化性材料の照射が実行される場合、硬化性材料の収縮に対する補償が可能になるということである。そのため、硬化性材料の硬化する間発生する収縮は、付加的な硬化性材料によって直ちに補償することができる。そして、付加的な硬化性材料には、一定の圧力が加えられる。
【0011】
本発明の利点は、付加的な硬化性材料に外部圧力を加えることによって、圧力は、硬化性材料の表面張力および/または付加的な硬化性材料および同じ成形型の間の接触面に起因する付加的な硬化性材料に影響を与える力に付加的であり、改良された連続する付加的な硬化性材料の流れを可能にし、それ故に、硬化性材料の収縮に対する補償が可能となり、改良された成形品の光学的特性が獲得される、ということである。
【0012】
本発明の更なる態様は、硬化性材料の材料収縮に対する補償が達成することができるということで、成形型を介して、材料が横方向に異なる速度で硬化するように、成形型の領域において変化させる方法で、硬化性材料の照射が実行される場合、硬化性材料の収縮に対する補償が可能になるということである。それで、硬化性材料の硬化する間発生する収縮は、追加の硬化性材料によって直ちに補償することができる。
【0013】
成形型を介して照射されることに起因して、成形型の成形型表面に隣接する硬化性材料の一部は、そこで生じる成形品の光学的特性が影響を受けないように最初に硬化される。加えて、継続的に流れている付加的な硬化性材料の移動量が低減されるのを防ぐ必要があり、それによって、成形品の光学的特性がさらに改善される。本発明にかかる成形型の実施例は、成形型を介して上記の照射を実行できるので、簡単な方法で照射を局所的に変化を持たせることを可能にしている。
【0014】
本発明の好ましい実施例は、添付の以下の図面を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施例にかかる方法のフローチャートを示す。
【図2】本発明の実施例にかかる方法のフローチャートを示す。
【図3】本発明の実施例にかかる方法と従来技術の既知の生産方法との比較のための図面。
【図4】本発明の実施例の利用のための例となる開口構造の図面を示す。
【図5】本発明の実施例にかかる装置の略図を示す。
【図6A】本発明の実施例の成形型および成形された要素の部分図および断面図を示す。
【図6B】本発明の実施例の成形型および成形された要素の部分図および断面図を示す。
【図6C】本発明の実施例の成形型および成形された要素の部分図および断面図を示す。
【図7】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図8】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図9】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図10】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図11】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図12】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図13】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図14A】本発明の実施例の利用のための成形型を有する装置の断面図の略図を示す。
【図14B】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図15】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図16】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図17】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図18】本発明の実施例にかかる装置の断面図の略図を示す。
【図19】既に知られている硬化性材料からなる構造体の生産方法の断面図の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明が図面を参照して以下により詳細に説明される前に、同一の要素には同一かまたは同様の参照が提供されており、当該要素について繰り返される説明は省略されていることに留意するものとする。
【0017】
図1および2によって後述される方法は、方法の説明に続いて、例えば、図3〜18によって説明されているように、装置を用いることによって実行することができる。特に、後で説明される装置に関連している説明において、参照番号が用いられる。
【0018】
図1は、本発明の実施例による方法100のフローチャートを示す。型によって硬化性材料から構造体を作り出す方法100は、成形型310をガラス基板等の表面330に配置する第1のステップ110を含む。その結果、成形型310および表面330間の領域340において、UVポリマー等の硬化性材料は、付加的な硬化材料321が領域340に流れ込み続けることができるように、表面330および表面330に対向する成形型の型表面312に接触する。さらに、方法100は、硬化性材料320が横方向に変化する方法で異なる速度で硬化するように、領域340において局所的に変化を持たせる状態で硬化材性料320を照射する第2のステップ120を含む。それで、その結果として、硬化材料320の硬化の間、発生している収縮は、付加的な硬化性材料321によって直ちに補償することができる。そのほかに、方法100は、付加的な硬化性材料に外部にある、つまり、外的な圧力をかける第3のステップ130を含む。前記第2のステップ220と同時に前記第3のステップ230を実行することは可能である。
【0019】
硬化性材料は、通例、ポリマー、UVポリマーまたはUV硬化樹脂と呼ばれる。
【0020】
図2は、本発明の実施例による方法200のフローチャートを示す。型によって硬化性材料から構造体を作り出す方法200は、成形型310をガラス基板等の表面330に配置する第1のステップ210を含む。その結果、成形型310および表面330間の領域340において、UVポリマー等の硬化性材料は、追加の硬化材料321が領域340に流れ込み続けることができるように、表面330および表面330に対向する成形型の型表面312に接触する。さらに、方法200は、硬化性材料320が横方向に変化する方法で異なる速度で硬化するように、領域において局所的に変化を持たせる状態で硬化材性料320を照射する第2のステップ220を含む。それで、その結果として、硬化材料320の硬化の間、発生している収縮は、付加的な硬化性材料321によって直ちに補償することができる。前記局所的に変化を持たせる状態で照射することは、表面330から離れて対向する成形型310の側面から成形型の中を通り抜けて実行される。成形型310は、光を通す素材、例えばガラス、シリコーンまたは透明プラスチックから作り出すことができる。
【0021】
図3は、本発明の実施例による方法と従来技術の既知の生産方法との比較のための図面を示す。右側は、本発明の実施例による装置300の略図を表し、左側は、例えば、比較例として、成形方法によって硬化性材料から構造体を作り出す従来技術より既に知られている装置を表している。装置300は、表面330がガラス基板等の透光性材料、成形型310の金型表面(型表面)312と領域340の表面330との間に配置されるUVポリマー等の硬化性材料からなる成形型310を含む。左側に描かれた既に周知の装置に対比して、右側に描かれた装置300は、表面330から離れて対向する成形型310の表面上に配置される開口領域350をさらに含む。
【0022】
図3の左側に示され、すでに周知の装置において、硬化性材料の領域全体は、成形型を介して同時に紫外線が照射される。紫外線硬化材料は、前記照射の間に収縮される。その結果、既に周知の装置と成形された構造体との間には、形状偏差が発生する。そのことに対して対照的に、装置300は、照明光学系の透過関数の時間的制御を可能にする。すなわち、左側に示された例などの場合、ウエハ全体および/または硬化性材料全体にわたって投光照明するときに、紫外線放射は達成されないが、その直径(例えば虹彩開口または液晶ディスプレイ)の点から見ると、可変の開口を介して、または、開口の領域を介して、紫外線放射は達成される。かくして、装置300は、硬化性材料320が局所的に変化を持たせる方法で異なる速度で硬化するように、領域340において、硬化性材料320の局所的に照射を変化させることを実行する。それで、硬化性材料320の硬化している間に発生する収縮は、付加的な硬化性材料321によって直ちに補償することができる。
【0023】
換言すれば、図3の右側は、一例として、局所的に照射を変更するステップ120を示す。この場合、第1に硬化性材料320は、最初に主要な方法で照射され、その後、時間オフセット方法で 型310を介して、全ての領域一面に照射される。本件に関して、硬化材料320および/またはポリマー・ポリマーは、紫外線にさらされるよりはむしろ局所的に硬化されるだけである。ポリマーおよび/または付加的な硬化性材料321は、開口または開口層350から離れて保護され、それゆえに、添加された追加の硬化材料321は途切れずに自由に動き続ける液体であり、その材料320および/またはすでに硬化されたポリマーのいかなる収縮も補償することができる。
【0024】
このように、可変の開口および/または開口層350は、透過関数の振幅について時間的に可変の部分的制御を確実にする。
【0025】
図4は、本発明による実施例の利用にふさわしい典型的な開口層350の説明概略図を示す。可変の視界のような開口構造および/または開口層350のための簡単な配置は、固定した個々の開口を有する2つの開口領域351および352を組み合せることに由来する。開口領域351および352のお互いに関して移動することによって、個々の開口は、それらのサイズの点からみると、同時に可変となる。個々の開口は、例えば、単純な矩形であるか円形の開口を有し得る。複数および/または1つのフィールドの構造体を生産する場合、開口および/または個々の開口の距離は、距離、あるいは、多様な構造体の距離および/または生産されるレンズの距離に相当する。開口領域351および352が同じ移動距離だが、反対方向に移動されると、成果は、可変サイズの個々の開口を含み、その場所にとどまる開口領域350の結果である。下部において、図4は、模式的な方法で上記の動作モードを示す。例えば、虹彩開口あるいは液晶ディスプレイのようなその他の開口構造と異なり、示された開口層350は、低コストで生産することができる。可変的な虹彩開口の領域は、機械的に複雑であり、そんなことをすると、高価で、設置スペースの必要条件を増加させる。 このように提案された開口構造350は、また、現場での処理の仕組みについて低コストの生産を可能にする。
【0026】
図5は、本発明の実施例による装置500を示す。装置300と異なり、装置500は、その直径の点から、開口および/または調整可能な開口層350に加えて可変のグレーフィルタ510を包含する。グレーフィルタ510は、例えば、成形型310から離れて対向する 開口層350の表面に配置することができる。
【0027】
可変のグレーフィルタ510は、さらに、透過関数の振幅に影響を及ぼす。これは、ポリマーの硬化速度および/または硬化性材料320の適合を可能にする。グレーフィルタ510の代わりに液晶装置が利用することもできる。原則として、透過関数の振幅を制御するために、あるいは、透過関数の振幅を制御することを可能にする他のいかなる装置も利用することができる。
【0028】
紫外線照射の光源の光力を状況に合わせて変化させることによって、透過関数の振幅を制御することも基本的に可能である。しかしながら、マスク・アライナーが使用されることになっているので、この場合、光力が固定されるため、この機能性はほとんどの場合存在しない。
【0029】
図6Aの左側には、本発明の実施例による成形型310aの底面図および成形型310の断面図のほかに、成形型310aによって成形された要素322aの平面図および成形型310aによって成形された要素322aの断面図も示す。さらに、図6Aの右側には、成形型310bの底面図および成形型310bの断面図のほかに、成形型310bによって成形された要素322bの平面図および成形型310bによって成形された要素322bの断面図も示す。
【0030】
図6A〜図6Cに示される成形型および成形された要素の断面図は、部分的な中心線311に沿って、成形型および/または成形された要素を通しての切断による断面から生じている。
【0031】
図6Aの中で示される成形型310aは、光学の機能的な表面領域312´を有する成形型表面312を含む。成形型310aが表面330の上に載置されるかその上に配置されるとき、成形型表面312は、表面330と向かい合う。さらに、成形型310aは、成形型表面312の周囲の弾性膜316を含む。この場合、弾性膜316は、一例として、たとえ部分的な範囲であるにしても、成形型表面312を完全にカバーする。そして、光学の機能的な表面領域312´の周囲である円周領域において、側面に沿って(横方向に)閉路を形成する。前記弾性膜316は、非接着性であるが、円周領域の境界で成形型表面312に接続されている。それゆえに、例として、成形型表面312と、弾性膜316の内部表面との間に、前記流体がなければ硬化性材料と接触するまでたとえば空気または油などの流体を導入することが可能となる。成形型表面312と、弾性膜316の内表面との間に位置付けられ、流体が提供される領域は、流路を形成する。そしてそれは、成形型310aが表面330の上にセットされるか、当該表面330と距離を置いて位置合わせされる場合、そこに位置したまだ硬化されていない任意の硬化性材料を移動させるように、また、あとの材料の圧力を増加させるように、表面330の方向に突出するものである。それゆえに、さらに、成形型310aは、局所的に制御可能な分岐適応の目的に役立つ構造体319を包含する。
【0032】
特に、表面330は、成形型310が配置されるかまたは同成形型310から離れて位置合わせされる基材の表面でもよい。したがって、表面330は、また、以下の基材330として見なされる。しかしながら、さらなる実施例により、表面330が既に成形された構造体の光学的に適切な表面かも知れないことはさらに指摘されるべきである。これは、特に、硬化性材料からなるいくつかの構造体の多層構造の型によって、光学層の積み重ねからなる生産物の場合でもよい。
【0033】
光学的に機能的な面312´は、基材330または表面330に合わせて成形された要素322aの光学的に適切な表面323の意味を明確にするのに役立つ。
【0034】
流路318は、成形および硬化工程の間、加圧される膜316によって作成される。成形された要素322aの範囲内で、円周の溝328を残す。しかしながら、前記溝328に特別の注意を払うことは必要でない。
【0035】
弾性膜316の内側に圧力を加えること、そして、上で述べたように、流路318を作成することが、硬化の間に、ポリマー・ボリュームについてのいかなる収縮も補償するために、成形された要素322aの光学的に機能的な表面323の領域に、追加の硬化性材料が連続的に流れることで、成形および硬化工程の間に、起こる。分岐を適応させるための構造319は、特に、成形された要素323aの光学上適切な表面323およびその表面より下の領域にいかなる条痕も回避するように平行でない照射を提供するのに役立つ。分岐を適応させるための構造319は、マイクロレンズの分野、回折構造、拡散器あるいは最初に言及された微細構造と同じ結果を達成するが、単に微細構造でなければならない代わりに、印刷される色および色素の適用かもしれません。それは大量の努力を必要とする。
【0036】
図6Aの右側に示される成形型310bは、光学上適切な面312´を囲んでいる付加的な機械的に有効な面313によって示される成形型310aとは異なる。したがって、成形された要素322bは光学的に有効な表面323を囲んでいる機械的に有効なエッジ324を有する。前記機械的に有効なエッジ324は、例えば、成形された要素322bの光学上有効な機能を行なう役目を果たすことができず、それゆえに、分岐を適応させるための構造319によって作り出された平行でない照射の領域にこのように位置することができない。光学上機能的なエッジ324はいくつかの成形された要素が上下に積み重ねられた場合に、例えば、成形された要素322Bを調節することおよび/またはロックするために役立つかも知れません。
【0037】
図6Bの左側には、本発明の実施例による成形型310cの底面図および成形型310の断面図のほかに、成形型310cによって成形された要素322cの平面図および成形型310cによって成形された要素322cの断面図も示す。さらに、図6Bの右側には、本発明の実施例による成形型310dの底面図および成形型310dの断面図のほかに、成形型310dによって成形された要素322dの平面図および成形された要素322dの断面図も示す。
【0038】
図6Bの左側に示される成形型310cは、それが周辺の、光学的に機能的な面312´に隣接した回転非対称構造317,317´を含むという点で、図6Aの左側に示される成形型310aとは異なる。第1の周辺の回転非対称構造317は、成形型310cの成形された面312に、くぼみ(低位部)を形成する。第2の周辺の回転非対称構造371´は、成形型310cの成形された面312に、隆起(高位部)を形成する。成形された要素322cにおいて、第1の周辺の回転非対称構造317は、光学的に機能的な表面323に隣接した周辺の回転非対称の隆起(高位部)327をもたらす。成形された素子322cにおいて、成形型310cの第2の周辺の回転非対称構造317´は、回転非対称のくぼみ(低位部)をもたらす。
【0039】
具体的にいうと、いくつかの成形された要素が上下に積み重ねられた場合に、くぼみ327および隆起327´は、前記個々の要素を係止するのに役立つことができる回転非対称構造317,317´によって作り出される。
【0040】
当該構造317,317´は、上記の実施例において、回転対称ではないけれども、さらなる実施例において、構造317,317´は、回転対称でもよく、および/または、部分的な回転に関して回転対称でもよく、あるいは、取り囲まれてもよい。さらに、成形型310cは、1つだけでも、あるいは、いくらでも、周辺構造を有する可能性がある。前記構造は、それらの形状に関して変えることができる。特に、表面330との関連で、実施のための使用法に関連して変えることができる。そして、その表面330の上に、成形型310cがセットされことになる、および/または、それから少し離れて表面330に位置あわせされることとなる。
【0041】
図6Bの中で右側に示される成形型310dは、囲まれている機械的に有効な面313に関しては、図6Bの中で左側に示される成形型310dとは異なる。機械的に有効な面313は、光学上機能的な面312´に隣接し、外側に放射状に拡張するように、周辺の回転非対称の構造317、317´に隣接する。
【0042】
成形された要素322dにおいて、機械的に有効な面313は、隆起(高位部)327およびへこみ(低位部)327´が伸びる円周の機械的な境界324をもたらす。
【0043】
図6Cの左側には、本発明の実施例による成形型310eの底面図および成形型310eの断面図のほかに、成形型310eによって成形された要素322eの平面図および成形型310eによって成形された要素322eの断面図も示す。さらに、図6Cの右側には、本発明の実施例による成形型310fの底面図および成形型310fの断面図のほかに、成形型310fによって成形された要素322fの平面図および成形された要素322fの断面図も示す。
【0044】
図6Cの中で左側に示される成形型310eは、第1の開口構造314および第2の開口構造314が光学的に有効な領域312´に隣接して横方向に(側面に沿って)配列されるという点において、図6Bの中で右側に示される成形型310dとは異なる。
【0045】
開口構造314,314´は、成形型310eを介しての照射の間に硬化することができないあらゆる領域から保護するのに役立つ。
【0046】
したがって、成形された要素322eにおいて、開口構造314,314´は、表面330に垂直に伸びる第1の流路329に通じ、また、表面330に垂直に伸びる第2の流路329´に通じる。いかなる硬化性材料も具備しない両方の流路は、その中に、以下の洗浄工程および/または展開する工程が準備される。例えば、流路329,329´は、空隙を作り出すために、水溶性の硬化性材料の導入を目的として利用される可能性がある。
【0047】
図6Cの中で右側に示される成形型310fは、開口構造314,314´の異なる配置によって、左側に示される成形型310eとは異なる。第1の開口構造314は、成形型310fの第1の周辺の回転非対称構造317に配置される。第2の開口構造314´は、成形型310fの第2の周辺の回転非対称構造317´に配置される。開口構造314,314´は、特に、成形型表面312に黒い色を塗布することによって、あるいは、周辺の回転非対称な構造317,317´の辺りで弾性膜316に黒い色を塗布することによって、簡単な方法で実現することができる。
【0048】
成形型310fによって成形される要素322fは、成形された要素322eと異ならない。
【0049】
図6A〜6Cに記載されている成形型310a〜310fは、凸面の光学的に有効な表面323を有する成形された要素322a〜322fを作り出すのに役立つにもかかわらず、さらなる実施例は、凹面の、凸面の、平面の、または、自由形状面のような光学的に有効な表面を有する、成形された要素を成型するような形状が決められている成形型を含み得る。
【0050】
図6A〜6Cに示される成形された要素323a〜323fは、例えば光学レンズを形成することができる。たとえ平凸レンズ形状が描かれた実施例において説明されているとしても、成形された要素は、さらなる実施例の他のいかなるレンズ形状も有することができる。
【0051】
上記に示した実施例において、2つの開口構造314,314´は、配置されているにもかかわらず、成形型は、1つの開口構造を含むもの、いくつもの開口構造を含むもの、あるいは、開口構造を全くないものを包含することが可能である。
【0052】
上記に示した実施例において、2つの開口構造314,314´は、一例として、表面330に垂直に伸びる流路329,329´は、周辺の回転非対称の構造327の領域の中で水平な様態で形を成す。開口構造314,314は、成形された要素322e,322fの中の他の位置で表面330に垂直に伸びる流路を形成するために、成形型310eの中で異なる位置に、例えば、光学上有効な表面領域312の外側に配置されることも可能である。
【0053】
さらに、さらなる実施例では、例えば成形型310a〜310fに対応するものとして、基材または表面330が平面でなくてもよく、いかなる形状を有してもよい。
【0054】
成形された素子322a〜322fは、成形型310a〜310fの非常に正確なネガの像を表す。
【0055】
したがって、開口構造314,314´は、基材ないし成形された要素322e〜322fの表面330に垂直に伸びる、キャビティおよび/または流路329,329´を作り出すために、紫外線光による照射の間、液状のポリマーおよび/または追加の付加的な硬化性材料を保護する役目を果たすことができる。次のステップ120を活用している間、基材または表面320に垂直に伸びるキャビティおよび/または流路329,329´は、照射を受けていない、したがって、液状のポリマーおよび/または硬化性材料を取り除くための基材の洗浄工程の後に、作り出された構造体および/または成形された要素322e〜322fの中で依然としてそのままである。
【0056】
また、さらなるステップは表面330あるいは基材330を取り除くか、既に成形されていた要素にさらなる要素を成型することを含み得る。
【0057】
さらなる実施例によれば、収縮の結果として、ポリマーの硬化の間、例えば、約1〜10%、液体ポリマーおよび/または硬化性材料の後に存在する硬化材料より一層多い量がなければならないので、成形型は、硬化されないポリマー量を蓄積するために、追加の開口構造を含むことができる。
【0058】
したがって、ポリマー量を蓄積するための開口構造は、照射および紫外線の照射による硬化を防止するために、提供される。このようにポリマー量を蓄積するための開口構造の下に存在する液体ポリマーおよび/または付加的な硬化性材料は、例えば、収縮補償のための液体ポリマーおよび/または硬化性材料の必要な付加的な量の蓄積として役に立つ。
【0059】
ポリマー量を蓄積するための開口構造は、例えば、流路を提供するための開口構造と一緒に結合することができる。そして、それは垂直に表面まで伸びる。そして、1つの共通の(共用の)開口構造またはいくつかの共通の開口構造を形成する。
【0060】
ポリマー量を蓄積するための開口構造は、省略することができる。例えば、(成形型310e,310fのために示されているように)液体ポリマーを蓄積するために、成形型の光学的に有効な表面領域の外側の領域の全てが利用され、そして、照射が実行される場合、時間的に続いて起こる照射に起因して、光学上有効な表面領域への照射の後まで、照射が実行されないため、時間的に続いて起こる方法で、内部(光学上有効な表面領域をはじめとして)から外側まで、光学上有効な表面領域の外側の領域は、カバーされない。
【0061】
図7は本発明の実施例による装置700の断面図の略図を示す。装置700は、例えばガラス基板材からなる表面330を含む。表面330において、成形型310は、硬化性材料320が領域340において表面320と対向する成型面312の間に位置することができるように、配置される。さらに、成形型310は、追加の硬化性材料321で取り囲まれる。その外側の端において、成形型310は、円周の弾性膜710を含む。表面330に向かい合わない成形型310の表面において、装置700は、可変の開口層350を含む。開口層350は、可変のグレーフィルタ510の近くに隣接される。さらに、例えば弾性物質でできている円周のシールは、装置700の端に配置することができる。
【0062】
図7に示される装置700は、液体ポリマーおよび/または添加された付加的な硬化性材料321に静圧Paを付与することができるようにする。すなわち、外側の静圧Paは、例えば、スタンプによって弾性膜710に加えることができる。そしてそれは、弾性膜710および周囲のシールによって、封鎖された領域の内部の圧力Piに帰着する。内部の圧力Piは、改善された収縮補償を達成するように、ポリマーの硬化が起こっていることについて、移送、および/または、可変の開口および/または開口層350によって局所的に制限されている位置への液体ポリマーおよび/または添加された付加的な硬化性材料321の流れΦpの改良に結びつく。
【0063】
換言すれば、成形型310は、例えばスタンプによって、外側から液体ポリマーおよび/または付加的な硬化性材料321に圧力Paを加えることができる開口を有する。外側の静圧Paは、好ましくは、PDMS(ポリジメチルシロキサン)で形成されている弾性膜710を介して、スタンプによって、および/または、水圧または空気圧の技術を利用することによって、液体ポリマー、および/または、付加的な硬化性材料321へ移送することができる。これと同時に、外部に対する接触は、弾性膜710によって防止することができる。例えば弾性材料からなる周辺のシールは、装置700および/または揺れの端において、圧力を保持することに役立つ。 装置700および/または例えば弾性材料からなる揺れの端の周囲のシールは圧力を維持するのに役立つ。シール内のすべての位置で液体ポリマーΦpの移送および流れを保障するために、基材あるいは装置700の全表面には、流体力学の視点から見て、液体ポリマーまたは硬化性材料の連続的な層が提供され、また、同じ内部の静水圧Piを形成するパイプが提供される。
【0064】
このように、同時に付加的な硬化性材料321に定圧を加えるステップ130は、局所的に照射120を変えるステップとして装置700によって実行することができる。 これは、硬化性材料が硬化する間に発達したいかなるキャビティも流れ続ける付加的な硬化性材料321によって補填されることを保障し、その結果として、改善された収縮補償が達成される。
【0065】
図8は本発明の実施例による装置800の断面図の略図を示す。装置800は、成形型310に対向する開口層350の表面と、表面330から離れて対向する成形型310の側面との間にツール基材810が配置されるという点で、装置700とは異なる。平面プレート形状のツール基材810は、表面330から離れて対向する成形型310の表面に隣接する。さらに、装置800は、ツール基材810と、成形型310の外縁上の成形型310との間に、水力学のためのおよび/または圧力を加えるために圧縮空気ための流路820を含む。
【0066】
装置700とは対照的に、ここで記載されている装置800において、外側の静圧Paは、スタンプによってよりはむしろ流路820の中の水力学および/または圧縮空気によって生じる。
【0067】
本発明の実施例にかかる装置900の断面図の略図を示す。既に前の装置800場合のように、装置900は、さらに付加的な硬化性材料321に外部の静水圧Paを加えるために水圧および/または空気圧の技術を利用する。装置900は、ツール基板810および成形型310の異なる形状について、装置800とは異なる。 さらに、装置800では、ツール基板810はここに示された装置900において、断面図中の角胴形を含み、ツール基板810は断面図において、T形状を有している。T形状は、水力学、および/または圧力を加えるための圧縮空気のための流路820を事前に定義している。表面330から離れて対向している装置900の成形型310の表面は、表面300から離れて対向している装置800の成形型310の表面とは対照的に、持続的に平坦な形状を含む。装置900の動作モードは、装置800の動作モードと類似している。
【0068】
図7〜9の中で示される装置は、構造体および/またはレンズの生産に限定されている。示された装置は、前述の装置のうちの数千の分野、例えばウエハーの分野において、構造体および/または1つの製造過程について、多数の装置に対応する数千のウエハーを生産するように有用に用意される。したがって、いくつかのそのような装置の準備がどのように構成されるかは下記の中で示されるものとする。フィールド内のいくつかの装置の間の距離は、言及され、下記の明瞭さの理由で極めて縮小されたスケールで描かれるであろう。
【0069】
図10は本発明の実施例による装置1000の断面図の略図を示す。装置1000は、装置700のいくつかのものを含み得る。図10は、封鎖されたキャビィテイを実施するために硬化されたポリマーで形成された周辺の壁1010によって、お互いから切り離される2つの装置700を示す。
【0070】
したがって、装置1000は、連続的なポリマー層あるいは硬化性材料320の層を持たないで、液体ポリマーか硬化性材料320の上に外部の静水圧Paを加えることを可能にする。言いかえれば、静的な内部の1回限りの圧力Piは、装置1000の個々の部分的な装置700の範囲内で生産される。
【0071】
光学的に活性化された領域、つまり、照射される領域間に位置付けされるポリマー材料あるいは硬化性材料を保存するために、2つの部分は、照射プロセスを実行することができる。この文脈では、これに関連して、第1のステップは、開口層350によって遮断することを含む。構造体の光学領域(可視光で見える領域)は、静水圧Paを加えるための流路と同様に作り出される。最初の照射の結果、硬化されたポリマーあるいは硬化性材料の周辺の壁1010は、個々の光学領域、つまり、作り出される構造体が後で成形される領域で形を成すことができる。個々の光学領域は、他の領域からこのように分けられる。言いかえれば、装置1000はいくつかの部分的な装置700へ分割される。第2のステップでは、結果として生じるチャンバおよび/または他のチャンバから独立した部分的な装置700において、直径の点から見て、可変である開口または開口層350による第2の硬化プロセスの間のポリマーあるいは付加的な硬化性材料321の連続的な流れΦpを確かにするために、静水圧Piは、直ちに組み立てることができる。このようにして、局所的に照射を変える、第2の硬化ステップ、すなわち、ステップ120は、方法100のために既に記述されていたのと同じパターンにしたがって行なわれる。
【0072】
図11は本発明の実施例による装置1100の断面図の略図を示す。装置1100は 、 装置1000より類推して、いくつかの装置800の配置が閉鎖されたキャビティを利用するために、硬化されたポリマーからなる周囲の壁1010によって切り離される。周囲の壁1010は、装置1000のための既述の方法で作り出される。
【0073】
装置1100の動作モードは、装置1000の動作モードに類似している。
【0074】
図12は本発明の実施例による装置1200の断面図の略図を示す。装置1200は、装置1000および1100より類推して、いくつかの装置900は、封鎖されたキャビティを利用するために、硬化されたポリマーからなる周囲の壁1010によって切り離される。周囲の壁1010は、装置1000のための既述の方法で作り出される。
【0075】
装置1200の動作モードは、装置1000および1100の動作モードに類似している。
【0076】
図13は本発明の実施例による装置1300の断面図の略図を示す。装置1300は、いくつかの装置900の配置を含む。そして、それは硬化されるポリマーの周囲の壁によってお互いから切り離されない。さらに、局所的に変化する照射は、可変の開口層350によってよりむしろ可変のグレーフィルタ510だけによって制御される。個々の装置900は、硬化されたポリマーの周囲の壁によって分離されないので、光学的に非活動的な硬化領域の第1のステップは、省くことができる。
【0077】
図14Aは本発明の実施例の利用のための成形型310を含む装置の断面図の略図を示す。図14Aに示される装置において用いられる成形型310は、局所的に照射の分岐を調整するために、微細構造1410によってここまでに示された成形型とは異なる。さらに、図14Aに示される成形型310は、図6Cに示されているように、成形された要素322e―322fによって、量を蓄積するための、および/または、垂直に基材または表面330まで伸びている流路329,329´を作り出すためのキャビティを作り出すために、開口構造314を含む。
【0078】
図14Aの中でこのように示される成形型310の利用は、局所的に照射を変えるステップ120で分岐の空間的制御を可能にする。液体ポリマーあるいは添加される硬化性材料321の量を蓄積するための、および/または、基材か表面の330まで垂直に伸びる流路329,329´を生産するための、あるいは周辺の壁1010を生産するための封鎖された領域は、できるだけ急勾配の構造端を呈することで可能となる。マスクアライナー(マスク調整器)によって提供されるように、視準が合った方法によって、すなわち、平行な紫外線照射が原因で、後者は生産することができる。
【0079】
不都合なほどに、平行にされた、つまり、平行線で、したがって、高度に真っ直ぐに照射された照明あるいは照射は、ポリマーあるいは硬化性材料における屈折率勾配の形成に帰着することができる。そしてそれは、封鎖されていない範囲について、硬化されたポリマーあるいは材料の光機能の低下に結びつく。
【0080】
したがって、溝付け(光条)を回避するために、拡散照明が推奨される。その結果として、急勾配の構造端および均質の屈折率分配の同時生産、つまり、簡単なツールを利用するとはいえ、以前から知られている高照射線量を備えた溝付けは可能ではない。
【0081】
局所微細構造1410の利用、あるいは異なる場所、例えばマイクロレンズの分野、回折構造または成形型310上の拡散体319によって示されているように、硬化することに必要で、マスク調整器によって平行にされた方法で照射される紫外線の局所的適応を可能にする。一方では、これは、細い溝の構成を回避する増加した分岐の領域1420に帰着するけれども、他方では、構造の側面において少しも急勾配の端を許容しない。さらに、急な構造端曲面を有する領域1430は、また、溝付けの増加が生じるものである。領域1420は、光学活性な領域、例えば生産される構造体のレンズ表面をあらかじめ定めることができる。光学上適切でない急な構造曲面を含む領域1430は、例えば、端領域、つまり、作り出される構造の端をあらかじめ定めることができる。
【0082】
上記した実施例では、たとえ、微細構造1410が、増加した分岐の領域1420の生産のために利用されるとしても、増加した分岐の領域1420は、成形型310上の色または色素の構造によってさらなる具体化の中で生産されるかもしれない。前記色または色素の構造は、単に印刷することができ、そのために、多くの努力を要求し、また、成形型の次の層と重ね合わせる可能がある微細構造と比較して、簡単に生産することができる。マイクロレンズの利用の中で要求される領域は、増加した分岐の領域1420を作り出すために、色の色素構造の利用の中で省くことができる。
【0083】
図14Bは、本発明の実施例による装置1400の断面図の略図を示す。装置1400は、表面330または基材330を含む。硬化性材料320は、成形型310の成形型表面312および表面330の間に配置される。成形型310は、照明または照射の拡散を局所的に調整するための微細構造1410を含む。さらに、成形型310は、容積を蓄積するために、および/または、表面330あるいは基板まで垂直に伸びる流路329,329´を作り出すためのキャビティを生産するために、開口構造314を含む。可変の開口層350は、表面330に対向しない成形型310の表面に隣接する。可変のグレーフィルタ510は、成形型310に対向しない可変の開口層350の表面に隣接する。
【0084】
可変の開口層350と結合して、可変のグレーフィルタ510は、硬化性材料320の局所的に変化する照射を可能にする。その結果、付加的な硬化性材料321は、硬化性材料320の材料収縮を補償するために、流れ続けることができる。局所的に照明の分岐を調節するための微細構造1410は、硬化性材料320の硬化の間に溝付けを防ぎ、それゆえに、生産された構造体の増加した分岐の領域1420の光学的性質を改良する。平行にされた方法で照射される領域1430は、生産された構造体の急勾配の構造の端を含む。さらに、示された装置1400は、前の実施例で既に述べられていたように、静水圧を加えるための装置によって展開することができる。
【0085】
生産される構造体の光学的性質を改良するために、局所的に照射を変えることが、望ましくは、内部から外部の方に、つまり、増加した分岐の領域1420の中心から、増加した分岐の領域1420の端に行われる。
【0086】
図15は、本発明の実施例による装置1500の断面図の略図を示す。装置1500は、1つの分野の中で示される装置の全ての組み合わせを表す。装置1500は、表面330を含む。表面330は、成形型310の領域によって隣接される。成形型310の型表面312および表面330の間の領域340には、硬化性材料320が存在することが可能である。成形型310は、局所的に照明の分岐を調節するための微細構造1410を含み、また、容積を蓄積するためのキャビティ、および/または、基材まで垂直に伸びる流路329,329´を生産するための開口構造314を含む。さらに、成形型310は、弾性膜710を含む。弾性膜710は、外部の静圧Paを加えるために、スタンプ1510によって付加される。可変の開口層350は、成形型310に対向しないスタンプ1510の表面に隣接して配置される。可変の開口層350は、第1の開口領域351および第2の開口領域352を含む。可変のグレーフィルタ510は、成形型310に対向しない可変の開口層350の表面に隣接して配置される。
【0087】
開口層350と結合して、可変のグレーフィルタ510は、成形型310を介して硬化性材料320の局所的に変わる照射を可能にする。局所的に照射を変えるステップ120の間、外部の静圧Paは、スタンプ1510によって付加的な硬化性材料321に加えられる。外部の静圧Paは、増加した圧力Piに結びつく。そしてそれは、照射領域340の中への付加的な硬化性材料321の継続的な流れΦpをもたらし、それゆえに、改良された収縮補償を可能にする。局所的に照明分岐を調節するための微細構造1410の利用は、生産される構造体の光学的活性領域1420において溝付けを回避するために、マスク調整器により平行にされた方法で照射される紫外線の拡散を可能にする。
【0088】
1つは述べることができる。要約すれば、装置1500は、低コストの生産のための配置、例えば紫外線硬化型ポリマーに基づく複製プロセスによる非常に正確な光学的・機械的な構成を示す。これに関連して、成形に必要な成形型310には、例えば微細構造1410などの固定光学素子、および、開口層350またはグレーフィルタ510のような可変の光学素子が提供されている。そしてそれは、振幅と位相の点からみると、成形型310の透過関数の時間的に可変の局所的な調節を可能にする。振幅と位相の点からみると、局所的且つ時間的に可変の透過関数の調節は、それゆえに、ポリマーあるいは硬化性材料の紫外線硬化の間に生じる収縮に対する補償をもたらし、また、基材および/または表面に作用する機械的ストレスの発生の減少をもたらす。そして、硬化され材料において、急勾配の端曲面あるいは低い屈折率勾配を有する構造体の位置依存性の生産に帰着する。
【0089】
言いかえれば、上記の利点は、照明光学のための透過関数の時間的制御、硬化されないポリマー量の蓄積、液体ポリマーに静圧を加えること、および、分岐を空間に発散を散乱させることによって達成される。装置1500は、1つのフィールド内のこれらの前述の機能をすべて組み合わせる。
【0090】
例えば、成形型310内の付加的な開口構造によって、追加のポリマー・ボリューム、すなわち、付加的な硬化性材料321を照射に備えて保護することができるが、さらに、付加的な硬化性材料321のために、例えば生産される構造体についての増加した分岐の領域1420など、光学上利用された有効範囲に関する端領域から流れ続けることも可能であることをもう一度ここで言及しなければならない。これは、特に、照射が時間的に続いて起こる方法で行なわれる場合、可能である。内部から、すなわち、光学上利用される有効範囲から、言い換えれば、生産される構造体の光学上適切な表面から、外部に向かって、すなわち、生産される構造体の端領域に向かって、開始する。連続する照射の間の端領域の付加的な硬化性材料321への加圧に起因して、硬化性材料321は、生産される構造体の光学上利用された有効範囲の領域の端領域から流れ込み続ける事が可能となる。容積収縮を補うために利用されていない、生産される構造体の端領域に位置する付加的な硬化性材料321は、一旦、実際のレンズ、すなわち、生産される構造体の光学上利用される有効範囲が硬化されたならば、照射の終了で、時間的に開口して硬化することができる。
【0091】
さらに、図16は、本発明の実施例による装置1600の断面図の略図を示し、図7〜15に示される装置とは対照的に、装置1600の中で実現されている図6A〜6Cの中で既に示されたように成形型310の簡略設計を示す。言いかえれば、図16に基本的に示される成形型310は、図6A〜6Cで示される成形型310a〜310fに相当する。表面、例えば基材330、すなわち、成形型310の型表面312に対向する表面は、図16に示されるように、装置1600の中で使用した成形型310によって、弾性膜710(図6A〜6Cに係る弾性膜316参照。)が付着する領域および弾性膜710が付着しない他のものがあるように構造化されるときに、開口または流路の少しも必要性のない成形型310の簡易化された型の設計に帰着するものとなる。図6Aの中で示される成形型310とは対照的に、成形型310には、もはや開口構造314がなくてもよい。付着のない領域1610では、弾性膜710は、空気圧または水圧の技術による外部の静水圧Paを加えることにより膨れ上がるために形成することができる。付着のない領域1610は、図16の中の破線の中で描かれている。弾性膜710の膨隆は、水力学または圧縮空気によって圧力を加えることにより例えば達成される。その後、弾性膜710の膨隆は、成形型310(図6A〜6Cの流路318参照)の周囲で伸びる流路820を形成する。流路820は、成形型310への弾性膜710の付着のない領域1610に生産される。水力学または圧縮空気により流路820内に存在し、付着のない領域1610に膨隆する弾性膜710に帰着する外部の静水圧Paは、さらに、液体の硬化性材料321に内部の静水圧Piをもたらす。内部の静水圧Piは、局所的な照射の領域340における収縮補償のために、硬化性材料321の継続的な流れとなる。これに関連して、ウエハーまたは装置1600の端の周辺で伸びるシールは、成形型310の表面上に付着するかまたは付着しない領域の形成により、達成することができる。
【0092】
簡易化された成形型310に関して、このように図16に示される装置1600は、図8および9に示される簡易化された装置800および900の形成を示す。したがって、単純化された成形型310の設計は、成形型310の廉価生産を潜在的に可能にする。
【0093】
図17は、本発明の実施例による装置1700の断面図の略図を示す。装置1700は、いくつかの装置1600の配置を含む。そしてそれは、硬化されたポリマーで形成された周辺の壁によってお互い分離されない。個々の装置1600の静水圧を加えるための流路820は、流体的に相互接続される。流路820の外部の静水圧せPaは、空気力学、例えば空気または水力学または油によって、作り出すことができる。この目的を達成するために、装置1700および/またはウエハーは、圧縮空気または油圧油を供給するように、表面330あるいは基材330を介して、少なくとも1つの位置に、例えば穿孔による穴を含む。水力学による圧力Paの生成は、空気力学による圧力の生成とは対照的に、装置1700全体あるいはウエハー全体にわたって圧力Paのより多くの一様分布という長所を有する。さらに、局所的に変わる照射は、可変のグレーフィルタ510によって制御される。装置1700は、当然さらに、可変の開口層350を含み得る。個々の装置1600が硬化されたポリマーで作られた周辺の壁によって分離されないため、光学的に非活発な範囲の硬化する第1のステップは、省くことができる。
【0094】
図18は、本発明の実施例による装置1800の断面図の略図を示す。装置1700との類似によって、装置1800は、いくつかの装置1600の配置を示す。装置1700とは対照的に、個々の装置1600は、閉じたキャビティの実現のために、硬化性ポリマーからなる周辺の壁1010によってお互い分離される。さらに、局所的に装置1700内の照射を変えることは、可変のグレーフィルタ510によって制御される。装置1800は、当然、さらに可変の開口層350を含み得る。周辺の壁1010の生産は、装置1000のために、既に記述された方法のままで達成される。また、この場合、個々の流路820は、流路820内に存在し、コンプレッサーによって生産される外的な静水圧Paの一様分布を保障するために、装置1800全体にわたって、相互に連結される。
【0095】
記述された装置の全体において、表面330あるいは基材330は、例えば、ガラス、ガラス・セラミックス、陶器、シリコン、ゲルマニウムのような継続的に均一の材料で形成される他にもまた、紫外線硬化可能なあるいは溶解性ポリマーで形成され、あるいは、構造物質、例えば、連続的なキャビティを有する基材で構成され得る。
【0096】
成形型310は、ツール基板810に成形される硬化されたUVポリマー等で形成することができる。そしてそれは、例えばガラスで形成され得る。もちろん、成形型は、さらなる実施例において、異なる材料で作られていてもよい。
【0097】
図3〜18に記載されている実施例は、球面レンズの生産または球面レンズの分野に役立つけれども、さらなる実施例は、非球面のレンズの生産、自由造形の領域、あるいは、UV硬化性材料でできている他の構造体に役立つことができる。
【0098】
さらに、構造体の分野の生産では、個々の構造体は、それらの特性の点から異なっていてもよい。
【0099】
硬化の間のポリマーの容積収縮に対する補償に起因して、機械的構成要素の光学上のより正確な型は、特に、数100マイクロメートルの高さの大きい構造において達成することができる。これは、ウエハー・レベルの画像システムのための製造業において、とりわけ要求されるように、マイクロ光学的およびマイクロ機械的構成要素の生産のための前提条件である。さらに、例えば基材の機械的ストレスは、低減することができる。したがって、ウエハー、つまり、基材の屈曲は低減することができる。また、ウエハー・レベルのカメラ・モジュールの生産で、とりわけ要求されるように、そのようなウエハーはより複雑な積み重ねる処理をすることができる。
【0100】
本発明の実施例は、例えば、カメラ目的および光学センサーを製造するウエハー・レベルで複製プロセスによるマイクロ光学の微小電気機械光学システム(MOEMS)についての製造業において適用することができる。
【0101】
たとえいくつかの特徴が装置に関して記述されたとしても、前記特徴が対応する方法の記述もまた示すことが理解されるべきである。その結果、さらに、ブロックあるいは装置の機器は、対応する方法のステップあるいは方法のステップの特徴として理解されるものとする。それとともに、類似性によって、方法のステップに関してあるいはそのステップとして記述された特徴は、さらに対応するブロックあるいは詳細な記述あるいは対応する装置の特徴を示すものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法であって、
前記方法は、
成形型(310;310a−310f)と表面の(330)の間の領域(340)において、前記硬化性材料(320)が、前記表面(330)および前記表面の(330)に対向する前記成形型(310;310a−310f)の型表面(312)に接触するように、且つ、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面の(330)の上に前記成形型(310;310a−310f)を配置する(110)こと、
前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、場所的に変化するやり方で領域(340)の中の前記硬化性材料(320)に光を当てる(120)こと、および
照射の間に前記付加的な硬化性材料(321)に外部圧力を加える(130)ことを含む、成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法。
【請求項2】
成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法であって、
前記方法は、
成形型(310;310a−310f)と表面(330)の間の領域(340)の中で、前記硬化性材料(320)が前記表面(330)および前記表面(330)と向かい合う前記成形型(310;310a−310f)の型表面(312)に接触し、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面(330)の上に前記成形型(310;310a−310f)を配置する(210)こと、および
前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方の中で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、前記場所的に変化するやり方で領域(340)の中の前記硬化性材料(320)に光を当てる(120)ことを含み、
前記場所的に変化する照射(120)は、前記型表面(312)から離れて対向する前記成形型(310;310a−310f)の側面から前記成形型(310;310a−310f)を通じて行なわれることを含む、成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法。
【請求項3】
前記場所的に変化する照射のためのステップ(120)は、前記型表面(312)から離れて対向する前記成形型(310;310a−310f)の側面から前記成形型(310;310a−310f)を通じて行なわれる、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記場所的に変化する前記照射は、場所的に変化する透過性を有する2つの開口部の移動(350、351、352)、および、
電気的および/または機械的に可変の透光性を有するグレーフィルタ(510)の両方またはいずれか一方によって行われる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
前記場所的に変化する照射は、少なくともビーム拡散のための構造(319、1410)を通じて部分的に行なわれる、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
前記場所的に変化する照射は、前記付加的な硬化性材料(321)が、前記成形型(310;310a〜310f)の補償領域から、前記照射が行なわれる放射によって到達しない領域(340)の中に流れ込み続けるように行なわれる、請求項1〜5に記載の方法。
【請求項7】
前記成形型(310;310a〜310f)を配置するステップ(110;210)と、前記場所的に変化する照射(120;220)のステップ(120;210)との間で、横方向に閉じたやり方で前記領域(340)を取り囲む前記硬化性材料(320)のエッジ領域(1010)が硬化することをさらに含む、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置であって、
前記装置は、
成形型(310;310a〜310f)、
照射器、
前記硬化性材料(320)が、前記表面(330)と、前記表面(330)に対向する前記成形型(310;310a〜310f)の型表面(312)との間の領域(340)に接触し、且つ、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面の(330)の上に前記成形型(310;310a〜310f)を配置するための手段、および
前記付加的な硬化性材料(321)に外部圧力を加える手段を含み、
前記照射器は、前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、前記領域(340)の中の前記硬化性材料(320)について、場所的に変化する照射を行うために構成される、成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置。
【請求項9】
成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置であって、
前記装置は、
成形型(310;310a―310f)、
照射器、
前記硬化性材料(320)が、前記表面(330)と、前記表面(330)に対向する前記成形型(310;310a〜310f)の型表面(312)との間の領域(340)に接触し、且つ、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面の(330)の上に前記成形型(310;310a〜310f)を配置するための手段を含み、
前記照射器は、前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、前記型表面(312)から離れて対向する前記成形型(310;310a〜310f)の側面から、前記成形型(310;310a〜310f)にわたっての前記領域(340)の前記硬化性材料(320)について、場所的に変化する照射を行うために構成される、成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置。
【請求項10】
光学部品のための成形型であって、
前記成形型は、型表面(312)および膜層(316;710)を含み、
前記型表面(312)は、前記型表面(312)から離れて対向する側面からの照射に対して透過的である前記成形型(310;310a〜310f)の前記光学部品(322a〜322f)の光学的に関連性のある表面(323)を特徴付けるための表面領域(312´)を含み、
前記膜層(316;710)は、前記型表面(312)に配置されて、照射に対して透過的であり、前記膜層(316;710)は、前記領域(312´)の側面に沿って接触している前記型表面(312)の流路(1610)の中で、前記型表面(312)に緩く隣接され、拡張可能な流路(318;820)を形成するために、前記流路の領域(1610)を囲むように、流体密封の方法で前記型表面(312)に接続されている、光学部品のための成形型。
【請求項11】
光学部品のための成形型であって、
前記光学部品のための成形型は、型表面(312)および開口構造を含み、
前記型表面(312)は、前記型表面(312)から離れて対向する側面からの照射に対して透過的である前記成形型(310;310a〜310f)の前記光学部品(322a〜322f)の光学的に関連性のある表面(323)を特徴付けるための表面領域(312´)を含み、
前記開口構造(314、314´)は、前記照射によって硬化する材料が、ビーム方向において、前記開口構造(314、314´)から下流に硬化しないように、前記表面領域(312´)の横方向に隣接して配置され、また、前記型表面(312)から間隔をおいて対向する前記側面からの放射をブロックする、光学部品のための成形型。
【請求項12】
前記成形型は、膜層(316;710)さらに含み、
前記膜層(316;710)は、前記型表面(312)に配置されて、照射に対して透過的であり、前記膜層(316;710)は、前記領域(312´)の側面に沿って接触している前記型表面(312)の流路(1610)の中で、前記型表面(312)に緩く隣接され、拡張可能な流路(318;820)を形成するために、前記流路の領域(1610)を囲むように、流体密封の方法で前記型表面(312)に接続されている、請求項11に記載の成形型。
【請求項13】
前記成形型は、構造体(319;1410)を含み、
前記構造体(319;1410)は、前記表面領域(312´)を通り過ぎる前記型表面(312)から間隔をおいて対向する側面からの照射が、ビーム拡散のために、前記構造体(319;1410)を横断するように配置される、請求項10〜12のいずれかに記載の成形型。
【請求項1】
成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法であって、
前記方法は、
成形型(310;310a−310f)と表面の(330)の間の領域(340)において、前記硬化性材料(320)が、前記表面(330)および前記表面の(330)に対向する前記成形型(310;310a−310f)の型表面(312)に接触するように、且つ、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面の(330)の上に前記成形型(310;310a−310f)を配置する(110)こと、
前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、場所的に変化するやり方で領域(340)の中の前記硬化性材料(320)に光を当てる(120)こと、および
照射の間に前記付加的な硬化性材料(321)に外部圧力を加える(130)ことを含む、成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法。
【請求項2】
成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法であって、
前記方法は、
成形型(310;310a−310f)と表面(330)の間の領域(340)の中で、前記硬化性材料(320)が前記表面(330)および前記表面(330)と向かい合う前記成形型(310;310a−310f)の型表面(312)に接触し、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面(330)の上に前記成形型(310;310a−310f)を配置する(210)こと、および
前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方の中で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、前記場所的に変化するやり方で領域(340)の中の前記硬化性材料(320)に光を当てる(120)ことを含み、
前記場所的に変化する照射(120)は、前記型表面(312)から離れて対向する前記成形型(310;310a−310f)の側面から前記成形型(310;310a−310f)を通じて行なわれることを含む、成形によって硬化性材料から構造体を作り出す方法。
【請求項3】
前記場所的に変化する照射のためのステップ(120)は、前記型表面(312)から離れて対向する前記成形型(310;310a−310f)の側面から前記成形型(310;310a−310f)を通じて行なわれる、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記場所的に変化する前記照射は、場所的に変化する透過性を有する2つの開口部の移動(350、351、352)、および、
電気的および/または機械的に可変の透光性を有するグレーフィルタ(510)の両方またはいずれか一方によって行われる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
【請求項5】
前記場所的に変化する照射は、少なくともビーム拡散のための構造(319、1410)を通じて部分的に行なわれる、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
前記場所的に変化する照射は、前記付加的な硬化性材料(321)が、前記成形型(310;310a〜310f)の補償領域から、前記照射が行なわれる放射によって到達しない領域(340)の中に流れ込み続けるように行なわれる、請求項1〜5に記載の方法。
【請求項7】
前記成形型(310;310a〜310f)を配置するステップ(110;210)と、前記場所的に変化する照射(120;220)のステップ(120;210)との間で、横方向に閉じたやり方で前記領域(340)を取り囲む前記硬化性材料(320)のエッジ領域(1010)が硬化することをさらに含む、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
【請求項8】
成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置であって、
前記装置は、
成形型(310;310a〜310f)、
照射器、
前記硬化性材料(320)が、前記表面(330)と、前記表面(330)に対向する前記成形型(310;310a〜310f)の型表面(312)との間の領域(340)に接触し、且つ、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面の(330)の上に前記成形型(310;310a〜310f)を配置するための手段、および
前記付加的な硬化性材料(321)に外部圧力を加える手段を含み、
前記照射器は、前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、前記領域(340)の中の前記硬化性材料(320)について、場所的に変化する照射を行うために構成される、成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置。
【請求項9】
成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置であって、
前記装置は、
成形型(310;310a―310f)、
照射器、
前記硬化性材料(320)が、前記表面(330)と、前記表面(330)に対向する前記成形型(310;310a〜310f)の型表面(312)との間の領域(340)に接触し、且つ、付加的な硬化性材料(321)が前記領域(340)に流れ込み続けることができるように、前記表面の(330)の上に前記成形型(310;310a〜310f)を配置するための手段を含み、
前記照射器は、前記硬化性材料(320)が横方向に変化するやり方で異なる速度で硬化するように、且つ、前記硬化性材料(320)の硬化の間発生している収縮が前記付加的な硬化性材料(321)によって補われるように、前記型表面(312)から離れて対向する前記成形型(310;310a〜310f)の側面から、前記成形型(310;310a〜310f)にわたっての前記領域(340)の前記硬化性材料(320)について、場所的に変化する照射を行うために構成される、成形手段によって硬化性材料から構造体を作り出すための装置。
【請求項10】
光学部品のための成形型であって、
前記成形型は、型表面(312)および膜層(316;710)を含み、
前記型表面(312)は、前記型表面(312)から離れて対向する側面からの照射に対して透過的である前記成形型(310;310a〜310f)の前記光学部品(322a〜322f)の光学的に関連性のある表面(323)を特徴付けるための表面領域(312´)を含み、
前記膜層(316;710)は、前記型表面(312)に配置されて、照射に対して透過的であり、前記膜層(316;710)は、前記領域(312´)の側面に沿って接触している前記型表面(312)の流路(1610)の中で、前記型表面(312)に緩く隣接され、拡張可能な流路(318;820)を形成するために、前記流路の領域(1610)を囲むように、流体密封の方法で前記型表面(312)に接続されている、光学部品のための成形型。
【請求項11】
光学部品のための成形型であって、
前記光学部品のための成形型は、型表面(312)および開口構造を含み、
前記型表面(312)は、前記型表面(312)から離れて対向する側面からの照射に対して透過的である前記成形型(310;310a〜310f)の前記光学部品(322a〜322f)の光学的に関連性のある表面(323)を特徴付けるための表面領域(312´)を含み、
前記開口構造(314、314´)は、前記照射によって硬化する材料が、ビーム方向において、前記開口構造(314、314´)から下流に硬化しないように、前記表面領域(312´)の横方向に隣接して配置され、また、前記型表面(312)から間隔をおいて対向する前記側面からの放射をブロックする、光学部品のための成形型。
【請求項12】
前記成形型は、膜層(316;710)さらに含み、
前記膜層(316;710)は、前記型表面(312)に配置されて、照射に対して透過的であり、前記膜層(316;710)は、前記領域(312´)の側面に沿って接触している前記型表面(312)の流路(1610)の中で、前記型表面(312)に緩く隣接され、拡張可能な流路(318;820)を形成するために、前記流路の領域(1610)を囲むように、流体密封の方法で前記型表面(312)に接続されている、請求項11に記載の成形型。
【請求項13】
前記成形型は、構造体(319;1410)を含み、
前記構造体(319;1410)は、前記表面領域(312´)を通り過ぎる前記型表面(312)から間隔をおいて対向する側面からの照射が、ビーム拡散のために、前記構造体(319;1410)を横断するように配置される、請求項10〜12のいずれかに記載の成形型。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公表番号】特表2013−501648(P2013−501648A)
【公表日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−524251(P2012−524251)
【出願日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【国際出願番号】PCT/EP2010/069296
【国際公開番号】WO2011/085880
【国際公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【出願人】(591037214)フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ (259)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【国際出願番号】PCT/EP2010/069296
【国際公開番号】WO2011/085880
【国際公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【出願人】(591037214)フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー.ファオ (259)
【Fターム(参考)】
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