專利名稱：微透鏡一次掩模成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微透鏡一次掩模成形方法，屬于對現(xiàn)有連續(xù)浮雕微透鏡陣列的制作方法—移動掩模法的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
連續(xù)浮雕微透鏡陣列的制作方法一直是人門研究的熱點。1992年出版的《物理》雜志第21卷第4期197頁公開了旋轉(zhuǎn)照相法，但由于該方法存在缺陷，難以作成有價值的器件。后來，2000年10月出版的《光電工程》第27卷第5期19頁中公開了移動掩模法(如圖1所示)，該方法采用通常的掩模單元圖形(如圖2所示)，通過在曝光過程中移動掩模，對光致抗蝕劑表面進(jìn)行與掩模圖形成比例的曝光，再經(jīng)過顯影、堅膜等程序，獲得要刻蝕的微透鏡陣列的浮雕形狀，制作連續(xù)浮雕微透鏡陣列。但是，這種方法仍然存在著一定缺陷從圖1看出，在制作工藝中，要進(jìn)行兩次相互垂直的移動曝光，所以在一次曝光完成后，需要對掩模旋轉(zhuǎn)90度繼續(xù)曝光。但受到機(jī)械對準(zhǔn)精度的限制，掩模的旋轉(zhuǎn)不可能準(zhǔn)確的等于90度。這樣，兩次曝光的方向也不可能準(zhǔn)確的等于90度，造成微透鏡制作完成后，其輪廓會發(fā)生形變(如圖3所示為兩次曝光的交角嚴(yán)重偏離90度時的透鏡陣列輪廓)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可方便的減小微透鏡陣列行、列正交誤差的微透鏡一次掩模成形方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案微透鏡一次掩模成形方法，其特點在于包括下列步驟
(1)將圓形作為掩模的單元圖形；(2)使微透鏡的口徑等于所述的圓形單元圖形的直徑；(3)制作微透鏡，在制作工藝過程中，只進(jìn)行一次X和Y方向互相垂直的曝光；(4)在移動曝光過程中不需要旋轉(zhuǎn)、對準(zhǔn)掩模；(5)顯影，堅膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點采用獨特的圓掩模設(shè)計方案，該圓形掩模不同于通常使用的拋物線掩模圖形，不僅關(guān)于X、Y方向?qū)ΨQ，而且關(guān)于圖形中心對稱，因此不需要旋轉(zhuǎn)掩模，即可在第一次曝光完成后直接開始垂直方向的移動曝光，這樣就避免了移動掩模法中存在兩次交叉、對準(zhǔn)曝光而導(dǎo)致的透鏡正交性問題，使透鏡陣列的正交性誤差減小到了極限，很好的解決微透鏡陣列正交問題的掩模單元優(yōu)化圖形。根據(jù)此掩模優(yōu)化圖形，對光刻膠實施精確的曝光分布，即可獲得正交誤差小于0.1秒的微透鏡陣列；同時也降低了微結(jié)構(gòu)制作過程中工藝復(fù)雜程度，為制作用于與其他探測器件相耦合的、正交性要求很高的微透鏡陣列提供了途徑。


圖1是現(xiàn)有的移動掩模法中的兩個工藝步驟示意圖，圖中①表示掩模 ②表示光致抗蝕劑 ③表示掩模移動方向 ④表示曝光方向；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中常用的掩模圖形示意圖；圖3是現(xiàn)有的行、列方向偏離正交的微透鏡陣列輪廓示意圖；圖4是本發(fā)明的圓形掩模圖形示意圖；圖5是采用本發(fā)明圓形掩模制作的微透鏡陣列的輪廓示意圖。
具體實施例方式
如圖4、5所示，本發(fā)明的實施例為制作一個口徑φ＝17μm的小口徑連續(xù)深浮雕微透鏡陣列。采用正性光刻膠為光刻材料，刻蝕深度h＝5μm，其制作步驟如下第一步，先根據(jù)所要刻蝕的微透鏡陣列浮雕的刻蝕口徑(φ＝17μm)，計算出圓形掩模單元圖形，其直徑為17微米(如圖4所示)；第二步，使需要制作的微透鏡的口徑等于所述的圓形單元圖形的直徑17微米；第三步，制作微透鏡，采用掩模投影法或灰階掩模法或光刻熱融法將圓形掩模投影到光刻膠上，在制作工藝過程中，只進(jìn)行一次X和Y方向互相垂直的曝光；第四步，在移動曝光過程中不需要旋轉(zhuǎn)、對準(zhǔn)圓形掩模；第五步，進(jìn)行顯影、堅膜等程序完成微透鏡陣列的浮雕制作，得到口徑φ＝17um、刻蝕深度h＝4.951um的連續(xù)深浮雕微透鏡陣列(如圖5所示)，其微透鏡陣列的行、列X、Y方向的垂直偏差為0.12秒。
權(quán)利要求
1.微透鏡一次掩模成形方法，其特征包括下列步驟(1)將圓形作為掩模的單元圖形；(2)使微透鏡的口徑等于所述的圓形單元圖形的直徑；(3)制作微透鏡，在制作工藝過程中，只進(jìn)行一次X和Y方向互相垂直的曝光；(4)在移動曝光過程中不需要旋轉(zhuǎn)、對準(zhǔn)掩模；(5)顯影，堅膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡一次掩模成形方法，其特征在于所述的制作微透鏡的方法采用掩模投影法或灰階掩模法或光刻熱融法。
全文摘要
微透鏡一次掩模成形方法，其特點在于將圓形作為掩模的單元圖形，使微透鏡的口徑等于所述的圓形單元圖形的直徑，然后在微透鏡的制作工藝過程中，只進(jìn)行一次X和Y方向互相垂直的曝光。而且在移動曝光過程中不需要旋轉(zhuǎn)、對準(zhǔn)掩模，最后進(jìn)行顯影，堅膜即形成所需的微透鏡陣列。本發(fā)明避免了移動掩模法中，由于存在兩次交叉、對準(zhǔn)曝光而導(dǎo)致的透鏡正交性問題。使透鏡陣列的正交性誤差減小到了極限，同時也降低了微結(jié)構(gòu)制作過程中工藝復(fù)雜程度，為制作用于與其他探測器件相耦合的、正交性要求很高的微透鏡陣列提供了途徑。
文檔編號G03F7/00GK1553225SQ03123578
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者董小春, 杜春雷 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所