別旋涂增透 層I1和增透層II4;其中，增透層I1和增透層II4的厚度均為285nm。
[008引步驟S22:利用切割機將加工后的石英晶圓切成多個微透鏡或微透鏡陣列。
[0084] 在本實施例中第一透鏡層和第二透鏡層均采用完全相同的滲棚憐的二氧化娃材 料，且其折射率與基底層3折射率相同，可保證本發(fā)明整體折射率的一致性，可降低回流溫 度，防止高溫處理引起雜質(zhì)濃度再擴散和本發(fā)明變形，同時使?jié)B棚憐的二氧化娃材料在高 溫回流時具有良好的流動性。
[0085] 本實施例中通過對第一透鏡層的高溫退火步驟，可W消除晶格缺陷和內(nèi)應力，使 生長的二氧化娃層變得致密均勻。
[0086]本實施例中通過對第二透鏡層的高溫回流步驟，可W消除晶格缺陷和內(nèi)應力，使 生長的二氧化娃層變得致密均勻，同時可填充第一透鏡層和第二透鏡層之間的空桐，使兩 者完全烙合為一體，W保證微透鏡良好的光學性能。
[0087] 本實施例通過采用二元光學技術(shù)，經(jīng)過Ξ次對版光刻即可形成8級臺階結(jié)構(gòu)，經(jīng) 過N次對版光刻即可形成2N級臺階結(jié)構(gòu)，因而運種方法可W通過較少的光刻次數(shù)實現(xiàn)較多 的臺階級數(shù)。共軸圓柱堆疊結(jié)構(gòu)的臺階級數(shù)越多，最終形成的實際透鏡表面形狀越接近理 論設計要求。
[0088] 本實施例中通過設置共軸圓柱堆疊結(jié)構(gòu)的各層圓柱的頂面與理論設計的透鏡的 相應高度處的垂直于中軸線的橫截面完全重合，可使共軸圓柱堆疊結(jié)構(gòu)的各層圓柱的截面 圓直徑與理論設計的透鏡的相應高度處的截面圓直徑相等，即通過將理論設計的透鏡表面 特性函數(shù)中位于不同高度h處的水平線與該函數(shù)兩交點之間的距離定義為共軸圓柱堆疊 結(jié)構(gòu)中對應高度h處的圓柱直徑，使得光刻板1、2、3、……、N上一切有效圖形的幾何尺寸 均由理論設計的透鏡表面特性函數(shù)唯一確定，可使實際制作的透鏡表面形狀較好地滿足理 論設計要求，實現(xiàn)透鏡表面形狀的工藝可控性。
【主權(quán)項】
1. 一種二氧化硅微透鏡的制造方法，步驟如下： 步驟S1 :確定微透鏡的透鏡高度Η和光刻次數(shù)N，則微透鏡的透鏡高度等分為2N-1份； 步驟S2 :根據(jù)透鏡高度Η在每一等份高度處的水平線與微透鏡表面特性函數(shù)兩交點之 間的距離，確定共軸圓柱堆疊結(jié)構(gòu)中對應高度處的圓柱直徑，分別為力:、A、……A 步驟S3 :根據(jù)步驟S2中的計算結(jié)果，計算第N-n次光刻前所要形成硬掩模層M(N n) "的 寬度 L(Nn) "Hi = 1，2,3,......，2Nn Sn = 0, 1，2,......，N-1 ; 步驟S4 :計算第N-n次刻蝕透鏡層的深度hN n; 步驟S5 :對基底層表面進行清洗處理，所述基地層為石英晶圓； 步驟S6 :采用PECVD淀積深度為l-10um的摻硼、磷的二氧化硅層I (2-1);其中， PECVD設備的腔室氣壓為2000-3000mT〇rr，襯底溫度為335-365 °C，下電極射頻功率為 1600-2000W，硼烷和氮氣混合氣體流量為100-140seem,硼烷在混合氣體中的摩爾分數(shù) 為5% -10%，磷烷和氮氣混合氣體流量為20-45sCCm，磷烷在混合氣體中的摩爾分數(shù)為 5% -10% ； 步驟S7 :重復步驟S6,直至生長出深度為10-100um的第一透鏡層（2-2)，然后對第一 透鏡層（2-2)進行高溫退火處理，其中，退火溫度為900-1KKTC，退火時間為3-5小時； 步驟S8 :對第一透鏡層（2-2)表面做清洗處理； 步驟S9 :在第一透鏡層（2-2)表面形成掩模層（5); 步驟S10 :在掩模層（5)上旋涂一層正性或負性的光刻膠層（6)，然后對光刻膠層（6) 做前烘處理并自然降溫； 步驟S11 :采用第1光刻板進行第1次光刻，對光刻膠層（6)進行曝光、顯影、后烘，將 第1光刻板上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠層（6)上； 步驟S12 :采用ICP刻蝕掩模層（5)，以形成硬掩模層I i，然后采用ICP去除硬掩模層 Mi i上的光刻膠層（6); 步驟S13 :采用ICP刻蝕第一透鏡層（2-2)，形成第一透鏡層（2-2)的1層圓柱結(jié)構(gòu)的 第1級結(jié)構(gòu)（7); 步驟S14 :去除第1級結(jié)構(gòu)（7)上的硬掩模層吣1; 步驟S15 :重復步驟S9和步驟S10,采用第2光刻板進行第2次光刻，重復步驟S12,以 形成硬掩模層M2 i和硬掩模層M2 2;并采用ICP刻蝕第1級結(jié)構(gòu)，形成第一透鏡層（2-2)的 3層圓柱結(jié)構(gòu)的第2級結(jié)構(gòu)，重復步驟S14 ; 步驟S16 :重復步驟S9和步驟S10,米用第N_n光刻板進彳丁第（N_n)次光刻，重復步驟 S12,以形成硬掩模層M(N n) i、硬掩模層M(N n) 2和硬掩模層Μ n) "，!!! = 2N n S并采用ICP刻 蝕第N-n-1級結(jié)構(gòu)，形成第一透鏡層（2-2)的（2Nn-l)層圓柱結(jié)構(gòu)的第N-n級結(jié)構(gòu)，重復步 驟 S14 ; 步驟S17 :采用PECVD淀積深度為Ι-lOum的摻硼、磷的二氧化硅層II (2-3)，然 后對摻硼、磷的二氧化硅層II (2-3)做高溫回流處理；其中，PECVD設備的腔室氣壓為 2000-3000mTorr，襯底溫度為335-365°C，下電極射頻功率為1600-2000W，硼烷和氮氣混合 氣體流量為100-140sccm，硼烷在混合氣體中的摩爾分數(shù)為5% -10%，磷烷和氮氣混合氣 體流量為20-45sccm，磷烷在混合氣體中的摩爾分數(shù)為5 % -10 %;回流溫度為900-1100°C， 回流時間為5-10小時； 步驟S18 :重復步驟S17,直至生長出深度為10-100um的第二透鏡層（2-4)，經(jīng)ICP刻 蝕后的第一透鏡層（2-2)和第二透鏡層（2-4)共同構(gòu)成透鏡層（2); 步驟S19 :對基底層（3)的背面進行減薄、拋光處理；其中，基底層（3)減薄后的厚度為 300 μ m-500 μ m ； 步驟S20 :對透鏡層（2)的正面和基底層（3)的背面做清洗處理； 步驟S21 :采用溶膠-凝膠法，在透鏡層（2)的正面和基底層（3)的背面分別旋涂增透 層I (1)和增透層II (4);其中，增透層I (1)和增透層II⑷的厚度均為285nm; 步驟S22 :利用切割機將加工后的石英晶圓切成多個微透鏡或微透鏡陣列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S3中，第 (N-n)次光刻前所要形成掩模層的寬度L(Nn) "，具體計算公式如下：3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S4中，第 N-n次刻蝕透鏡層的深度hN n，計算公式如下：4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S8中，所 述掩模層（5)為采用LPCVD淀積的多晶硅掩模層或采用磁控濺射生長的金屬掩模層或光刻 膠掩模層。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S12中，硬 掩模層吣1的寬度為h 1<36. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S13中，刻 蝕深度7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S14中，利 用濕法腐蝕去除第一透鏡層（2-2)上的多晶硅掩模層或金屬掩模層；利用ICP刻蝕去除第 一透鏡層（2-2)上的光刻膠掩模層。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S15中，硬 掩模層M2 1的寬度為L2 1;硬掩模層M2 2的寬度為L2 2;刻蝕深度9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅微透鏡的制造方法，其特征在于：在步驟S16中，硬 掩模層M(Nn)啲寬度為L(Nn) 1;硬掩模層M(Nn) 2的寬度為L(Nn) 2;硬掩模層M(Nn) "的寬 度為& m;刻蝕深度
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化硅微透鏡的制造方法，首先，確定透鏡高度和光刻次數(shù)，并根據(jù)透鏡高度H在每一等份高度處的水平線與微透鏡表面特性函數(shù)兩交點之間的距離，確定共軸圓柱堆疊結(jié)構(gòu)中對應高度處的圓柱直徑，然后確定每次刻蝕透鏡的深度，然后采用二元光學技術(shù)，經(jīng)過N次對版光刻即可形成2N級臺階結(jié)構(gòu)，因而這種方法可以通過較少的光刻次數(shù)實現(xiàn)較多的臺階級數(shù)。本發(fā)明光刻次數(shù)少，而且可使實際制作的透鏡表面形狀較好地滿足理論設計要求，實現(xiàn)透鏡表面形狀的工藝可控性。
【IPC分類】G02B3/00
【公開號】CN105278010
【申請?zhí)枴緾N201510618901
【發(fā)明人】田亮, 安俊明, 尹小杰, 張家順
【申請人】河南仕佳光子科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月25日