使用功能元件生产光学部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产光学部件的方法，通过使变形元件与衬底接触形成第一接触表面且通过将功能元件施加到变形元件形成第二接触表面，第一接触表面与第二接触表面至少部分地重叠，从而通过变形元件的在两个接触表面的重叠区域之间的区域形成变形区域，变形区域的至少一部分被加热和变形，使得功能元件发生偏转、尤其移位和/或倾斜，并且在将功能元件施加在变形元件上时和/或在对变形区域加热和变形的方法步骤中使功能元件与变形元件连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用功能元件生产光学部件的方法
本专利技术涉及一种用于生产光学部件、尤其用于包封微系统的盖的方法，该光学部件尤其必须实现光学功能。用于包封通常布置在载体衬底上的微系统(例如MOEMS、MEMS)的盖通常至少提供免于污染物的保护且同时不影响微系统的机械和/或光学功能。如果微系统的功能不仅仅限于在载体衬底中运动或平行于载体衬底运动，而是也提供垂直于载体衬底面的运动，则盖通常必须确保微系统有相应的运动自由度。这需要例如确保光学功能区域的高表面质量的结构化工艺。
技术介绍
如果微系统将执行光学功能或者如果将光学测量微系统的某些参数或物理变量，例如通过干涉仪或通过视频序列分析来确定偏转(Auslenkung)，则通常需要光学透明盖(图1a)。WO2004/1068665描述了一种用于MOEMS的晶片级封装方法，其提供由玻璃制成的盖。不过，在包封处理之前，分离具有MOEMS的载体晶片。将由此得到的分开(separaten)的未包封芯片(DIE)放置在新衬底上，进行固定、保持接触并紧接着进行包封。可以使用已知的压印和蚀刻方法和/或通过使用例如硅制成的隔垫(Abstandshaltern)形成盖中的凹陷(Vertiefungen)。在US6146917中，描述了一种用于MEMS/MOEMS的晶片级封装方法，其中，由硅或玻璃制成的设有凹陷的盖晶片通过熔接或阳极键合连接到载体晶片，由此得到气密密封的壳体。可以通过使用KOH溶液的湿法化学蚀刻在由硅制成的盖晶片中形成所需的50-150μm深的凹陷。在US2005/0184304中，提出一种用于包封经过表面微机械加工的微镜阵列的晶片级封装方法。由玻璃制成的盖晶片具有用作光学窗口的凹陷，并且所述凹陷也可以具有相应涂层(Vergütungsschichten)。盖晶片中的凹陷可以具有大于100μm的深度并且通过例如蚀刻、铸造或压印的常用成形方法或通过使用隔垫来形成。所列的所有文献具有共同特征，即盖的光学窗口呈现为平行于载体衬底、具体为载体晶片的衬底面(载体衬底面)并且由此平行于布置在其上的MEMS/MOEMS。此外，在现有技术中描述了多种盖，其具有由呈现为相对于载体衬底面倾斜的光学窗口所界定的凹陷。如在WO2007/069165和US7,948,667中所述，可以通过倾斜光学窗口实现反射消除(Reflexionsausblendung)(图1b)。根据US2007/0024549A1，也可以制造具有倾斜光学窗口的盖，其能够进行晶片级包封。盖的成形或所需凹陷的实现分别使用已知的压印和成形方法进行。这样的成形方法的示例包括玻璃深拉和毛坯压制。具体而言，毛坯压制也用于生产光学部件，例如，透镜；(见网页http://www.aixtooling.de/index.html？content＝/deutsch/aktuelles/aktuelles.html上的文章BerndBresseler的″Mikroproduktion-DerWerkzeugbaualsMaβderDinge″和网页http://www.rpoptics.com/Precision％20Glass％20Molding％20Technical％20Brief_2.pdf上的文章JohnDeeganRochesterPrecisionOptics的″PrecisionGlassMoldingTechnicalBrief″。具有扁平或面平行表面的光学部件，例如镜子、或部分透射性镜子以及分束器(见文献ChuanPu,ZuhuaZhuandYu-HwaLo的″SurfaceMicromachinedIntegratedOpticPolarizationBeamSplitter″；IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS,Vol.10,No.7,JULY1998andLihY.LinandEvanL.Goldstein的″Micro-Electro-MechanicalSystems(MEMS)forWDMOptical-CrossconnectNetworks″,IEEE1999)通常通过微系统技术由硅生产。例如，因此斜交镜可以通过例如使用KOH的各向异性湿法化学蚀刻处理来实现(见文献Jenq-YangChang、Chih-MingWang、Chien-ChiehLee、Hsi-FuShihandMount-LearnWu的″RealizationofFree-SpaceOpticalPickupHeadWithStackedSi-BasedPhaseElements″；IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS)。在文献KyounggsikYu、DaesungLee、UmaKrishnamoorthy,NamkyooPark和OlavSolgaard的″MicromachinedFouriertransformspectrometeronsiliconopticalbenchplatform″；SensorsandActuatorsA130-131(2006)523-530中，微光学分束器和斜交镜也通过各种蚀刻方法来生产，其中，涉及光学功能表面的高质量、具体为微小粗糙度。可以通过KOH湿法化学蚀刻采用硅获得均方根表面粗糙度小于20nm的表面。但是，这样的表面仅能在具有由硅的晶体结构预先确定的特定倾斜角度的标准硅晶片中实现。基于玻璃(例如硼硅酸盐玻璃)通过蚀刻方法生产光学元件通常导致表面的粗糙度不符合光学应用的要求(参见文献XinghuaLi、TakashiAbe、MasayoshiEsashi″DeepreactiveionetchingofPyrexglassusingSF6plasma″,Sensors和ActuatorsA87,2001,pp.139-145和CiprianIliescu、KwongLuckTan、FrancisE.H.Tay、JianminMiao″DeepWetandDryEtchingofPyrexGlass:AReview″)。在DE102008012384和WO2013/079131中另外描述了一种用于生产光学部件、具体为具有倾斜光学窗口的盖的方法。通过使用强化元件和通过玻璃流，充当光学窗口的区域可以以保护和稳定的方式倾斜，由此可以实现高质量倾斜或移位的光学窗口。该方法的缺点在于，玻璃衬底的结构化与相对高材料花费联系在一起，因为玻璃衬底的不同区域设置为用于力吸收、变形和光学窗口。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是克服现有技术的缺点并且提供用于生产具有移位的和/或倾斜的区域以及高表面质量的光学部件、尤其盖的成本有利的且灵活的方法。根据本专利技术，该目的通过根据权利要求1所述的用于生产光学部件、尤其盖的方法实现。从属权利要求教导有利的改进方案。根据权利要求1所述的本专利技术的方法用于生产光学部件，其中，一个或多个区域或表面、尤其必须满足光学功能的表面被设置成相对于所生产的光学部件或在设置光学部件的应用中使用的部件的参照区域或参照表面倾斜和/或移位，其中参照区域或参照表面尤其也满足光学功能。尤其使，根据本专利技术的方法可应用在晶片级，由此可并行地生产多个光学部件。尤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产光学部件的方法，所述方法包括以下步骤：‑提供变形元件(1)和载体(5)，‑使所述变形元件(1)与所述载体(5)接触，由此在所述变形元件(1)和所述载体(5)之间形成第一接触表面(6)，‑将功能元件(2)施加在所述变形元件(1)上，使得在所述功能元件(2)和所述变形元件(1)之间形成第二接触表面(7)，所述第二接触表面(7)与所述第一接触表面(6)至少部分地重叠，从而通过所述变形元件(1)的形成在所述两个接触表面(6、7)的重叠区域(16a、16b)之间的区域形成变形区域(15)，‑对所述变形区域(15)的至少一部分进行加热并使之变形，使得所述功能元件(2)至少部分地偏转、尤其移位和/或倾斜，‑在将所述功能元件(2)施加在所述变形元件(1)上的步骤中和/或在对所述变形区域(15)加热和变形的步骤中，连接所述功能元件(2)与所述变形元件(1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.23 DE 102016105440.21.一种用于生产光学部件的方法，所述方法包括以下步骤：-提供变形元件(1)和载体(5)，-使所述变形元件(1)与所述载体(5)接触，由此在所述变形元件(1)和所述载体(5)之间形成第一接触表面(6)，-将功能元件(2)施加在所述变形元件(1)上，使得在所述功能元件(2)和所述变形元件(1)之间形成第二接触表面(7)，所述第二接触表面(7)与所述第一接触表面(6)至少部分地重叠，从而通过所述变形元件(1)的形成在所述两个接触表面(6、7)的重叠区域(16a、16b)之间的区域形成变形区域(15)，-对所述变形区域(15)的至少一部分进行加热并使之变形，使得所述功能元件(2)至少部分地偏转、尤其移位和/或倾斜，-在将所述功能元件(2)施加在所述变形元件(1)上的步骤中和/或在对所述变形区域(15)加热和变形的步骤中，连接所述功能元件(2)与所述变形元件(1)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变形元件(1)至少在一个区域中包含玻璃、优选硅酸盐玻璃、更优选硼硅酸盐玻璃和/或类玻璃材料，或由玻璃、优选硅酸盐玻璃、特别优选硼硅酸盐玻璃和/或类玻璃材料构成。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述功能元件(2)至少在一个区域中包含半导体材料、尤其硅、玻璃、优选硅酸盐玻璃、特别优选具有碱土添加剂的硅酸盐玻璃、和/或类玻璃材料，或由半导体材料、尤其硅、玻璃、优选硅酸盐玻璃、特别优选具有碱土添加剂的硅酸盐玻璃、和/或类玻璃材料构成。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述功能元件(2)是光学元件、尤其是光学窗口、反射镜、半透明反射镜、分束器、棱镜、透镜和/或干涉滤光器。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述功能元件(2)、所述变形元件(1)和/或所述载体(5)具有凹陷和/或开口(8a、8b、10、10a)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使所述变形元件(1)与所述载体(5)接触和/或将所述功能元件(2)施加在所述变形元件(1)上，使得通过所述凹陷和/或开口(8a、8b、10、10a)而在所述变形元件(1)和所述载体(5)之间、在所述变形元件(1)和所述功能元件(2)之间、和/或在所述功能元件(2)、所述变形元件(1)和所述载体(5)之间形成空腔(13、11、12)，其中，所述空腔(13、11、12)尤其被气密地密封。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述空腔(13、11、12)中，尤其在加热和变形之前和/或在加热和变形期间，产生低于或高于环境压力、尤其大气压力的压力。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述变形元件(1)的材料的热膨胀系数与所述功能元件(2)的材料的热膨胀系数之差小于或等于5ppm/K、尤其小于或等于1ppm/K。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述功能元件(2)的表面的至少一部分具有小于或等于25nm、优选小于或等于15nm、更优选小于或等于5nm的均方根表面粗糙度；和/或具有小于或等于180nm/mm、尤其小于或等于100nm/mm的每测量长度的平坦度偏差。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述功能元件(2)施加在所述变形元件(1)上，使得所述功能元件(2)与功能衬底(4)分离并与所述变形元...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·J·昆策尔，V·斯坦恩彻丽，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE