本發(fā)明涉及微透鏡的，更具體的說(shuō)涉及小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法。

背景技術(shù)：

1、微透鏡及微透鏡陣列在顯示器、立體成像、光纖耦合、探測(cè)器陣列以及光學(xué)處理器互聯(lián)等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，硅基微透鏡已被成功地應(yīng)用于紅外電荷耦合器件和紅外傳感器中。熱熔法制作微透鏡工藝簡(jiǎn)單、成本低,利用常規(guī)光刻工藝就可以完成。但是這種方法對(duì)于微透鏡數(shù)值孔徑較小時(shí)失敗率較高,因透鏡橫縱比較大，微透鏡的形狀容易存在塌陷無(wú)法形成球面。小數(shù)值孔徑微透鏡陣列具有體積小、視場(chǎng)角小、準(zhǔn)直性好等優(yōu)勢(shì)，硅基小數(shù)值孔徑微透鏡陣列制備仍具有挑戰(zhàn)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，該制備方法通過(guò)硅基表面膠層制備、曝光套刻、顯影、熱熔以及刻蝕等工藝步驟對(duì)小數(shù)值孔徑微透鏡陣列進(jìn)行制備。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，包括如下步驟：

4、s1、硅基表面膠層制備：取硅基晶圓，并在硅基晶圓表面旋涂三層光刻膠，每層光刻膠涂完后均進(jìn)行烘烤并冷卻至室溫再進(jìn)行下一次旋涂；

5、s2.1、曝光套刻：準(zhǔn)備三個(gè)掩模版，一號(hào)掩模版為小面積圓形陣列，二號(hào)掩模版為中面積圓形陣列，三號(hào)掩模版為大面積圓形陣列，圓形區(qū)域不透光，非圓形區(qū)域透光，掩模版上下左右邊緣有對(duì)位標(biāo)識(shí)，三個(gè)掩模版相同位置的圓形中心點(diǎn)重合；

6、s2.2、分別將一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)掩模版放入曝光機(jī)對(duì)帶膠硅基晶圓曝光，曝光參數(shù)根據(jù)膠層厚度調(diào)整；

7、s3、顯影：將曝光三次后的帶膠硅基晶圓放入顯影機(jī)內(nèi)，采用含氫氧化鉀的顯影液進(jìn)行顯影，顯影液濃度與顯影時(shí)間根據(jù)膠層厚度調(diào)整，顯影至第一層非圓形區(qū)域無(wú)底膠殘留，再用di水旋轉(zhuǎn)沖洗、并使用氮?dú)獯蹈桑?/p>

8、s4、熱熔：對(duì)熱板進(jìn)行溫度設(shè)置，當(dāng)熱板溫度到達(dá)設(shè)定溫度后，將顯影后的硅基晶圓放置于熱板上開(kāi)始烘烤，烘烤完成后將硅基晶圓取出并冷卻至室溫；

9、s5、刻蝕：將烘烤后的硅基晶圓放置于刻蝕裝置中，并設(shè)置刻蝕參數(shù)，調(diào)整硅膠刻蝕比，采用對(duì)光刻膠刻蝕速率更快的工藝參數(shù)，進(jìn)一步降低硅基微透鏡的數(shù)值孔徑，提高透鏡曲率半徑，完成刻蝕后取出硅基晶圓，完成制備。

10、進(jìn)一步所述步驟s1包括：

11、s1.1、第一層勻膠：準(zhǔn)備正性低黏度光刻膠，通過(guò)勻膠機(jī)將正性低黏度光刻膠均勻旋涂至硅基晶圓表面上，旋涂完成后放入烘烤裝置中進(jìn)行烘烤，烘烤完成后取出并冷卻至室溫；

12、s1.2、第二層勻膠：準(zhǔn)備正性中黏度光刻膠，通過(guò)勻膠機(jī)將正性中黏度光刻膠均勻旋涂至硅基晶圓表面第一層光刻膠上，旋涂完成后放入烘烤裝置中進(jìn)行烘烤，烘烤完成后取出并冷卻至室溫；

13、s1.3、第三層勻膠：準(zhǔn)備正性高黏度光刻膠，通過(guò)勻膠機(jī)將正性高黏度光刻膠均勻旋涂至硅基晶圓表面第二層光刻膠上，旋涂完成后放入烘烤裝置中進(jìn)行烘烤，烘烤完成后取出并冷卻至室溫；

14、進(jìn)一步所述步驟s1中的三層光刻膠的烘烤溫度相比：第一層光刻膠＞第二層光刻膠＞第三層光刻膠。

15、進(jìn)一步所述步驟s1.1中的烘烤溫度為110℃，烘烤時(shí)間為5min，所述步驟s1.2中的烘烤溫度為100℃，烘烤時(shí)間為10min，所述步驟s1.3中的烘烤溫度為80℃，烘烤時(shí)間為30min。

16、進(jìn)一步所述步驟s4中熱板的溫度為160-170℃，烘烤時(shí)間為30-60min。

17、進(jìn)一步所述在步驟s5中，通過(guò)調(diào)節(jié)o2、cf4、sf6氣體參數(shù)對(duì)硅膠刻蝕比進(jìn)行調(diào)整。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、本發(fā)明通過(guò)硅基表面膠層制備、曝光套刻、顯影、熱熔以及刻蝕等工藝步驟，通過(guò)將光刻膠勻膠設(shè)置為多層勻膠，不同膠層的光刻膠材料與勻膠參數(shù)不同，三層光刻膠黏度有明顯區(qū)分，是影響后續(xù)小數(shù)值孔徑微透鏡成形的關(guān)鍵因素；設(shè)計(jì)不同面積的圓形掩模版，通過(guò)套刻曝光后可實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡熱熔后微透鏡口徑的精準(zhǔn)控制，提高硅基晶圓內(nèi)微透鏡陣列面型均勻性；熱熔烘烤的溫度與時(shí)間是雙層光刻膠結(jié)構(gòu)融合形成微透鏡的關(guān)鍵；刻蝕參數(shù)選擇膠比硅的刻蝕速率快的刻蝕參數(shù)還可以進(jìn)一步提升微透鏡曲率半徑，減微透鏡小數(shù)值孔徑與體積，從而有效的實(shí)現(xiàn)了小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備。

技術(shù)特征：

1.一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，步驟s1包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：所述步驟s1.1中的烘烤溫度為110℃，烘烤時(shí)間為5min，所述步驟s1.2中的烘烤溫度為100℃，烘烤時(shí)間為10min，所述步驟s1.3中的烘烤溫度為80℃，烘烤時(shí)間為30min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：所述步驟s4中熱板的溫度為160-170℃，烘烤時(shí)間為30-60min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：在步驟s5中，通過(guò)調(diào)節(jié)o2、cf4、sf6氣體參數(shù)對(duì)硅膠刻蝕比進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，通過(guò)硅基表面膠層制備、曝光套刻、顯影、熱熔以及刻蝕等工藝步驟，通過(guò)將光刻膠勻膠設(shè)置為多層勻膠，不同膠層的光刻膠材料與勻膠參數(shù)不同，三層光刻膠黏度有明顯區(qū)分，是影響后續(xù)小數(shù)值孔徑微透鏡成形的關(guān)鍵因素；設(shè)計(jì)不同面積的圓形掩模版，通過(guò)套刻曝光后可實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡熱熔后微透鏡口徑的精準(zhǔn)控制，提高硅基晶圓內(nèi)微透鏡陣列面型均勻性；熱熔烘烤的溫度與時(shí)間是雙層光刻膠結(jié)構(gòu)融合形成微透鏡的關(guān)鍵；刻蝕參數(shù)選擇膠比硅的刻蝕速率快的刻蝕參數(shù)還可以進(jìn)一步提升微透鏡曲率半徑，減微透鏡小數(shù)值孔徑與體積，從而有效的實(shí)現(xiàn)了小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備。

技術(shù)研發(fā)人員：張暢達(dá),蔡勝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：嘉興微瑞光學(xué)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19