本發(fā)明涉及微透鏡的，更具體的說涉及小數(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、探測器陣列以及光學(xué)處理器互聯(lián)等方面得到了越來越廣泛的應(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。但是這種方法對于微透鏡數(shù)值孔徑較小時失敗率較高,因透鏡橫縱比較大，微透鏡的形狀容易存在塌陷無法形成球面。小數(shù)值孔徑微透鏡陣列具有體積小、視場角小、準直性好等優(yōu)勢，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)實現(xiàn)思路

1、針對現(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小數(shù)值孔徑微透鏡陣列進行制備。

2、為實現(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行烘烤并冷卻至室溫再進行下一次旋涂；

5、s2.1、曝光套刻：準備三個掩模版，一號掩模版為小面積圓形陣列，二號掩模版為中面積圓形陣列，三號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位標識，三個掩模版相同位置的圓形中心點重合；

6、s2.2、分別將一號、二號、三號掩模版放入曝光機對帶膠硅基晶圓曝光，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內(nèi)，采用含氫氧化鉀的顯影液進行顯影，顯影液濃度與顯影時間根據(jù)膠層厚度調(diào)整，顯影至第一層非圓形區(qū)域無底膠殘留，再用di水旋轉(zhuǎn)沖洗、并使用氮氣吹干；

8、s4、熱熔：對熱板進行溫度設(shè)置，當熱板溫度到達設(shè)定溫度后，將顯影后的硅基晶圓放置于熱板上開始烘烤，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，采用對光刻膠刻蝕速率更快的工藝參數(shù)，進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、進一步所述步驟s1包括：

11、s1.1、第一層勻膠：準備正性低黏度光刻膠，通過勻膠機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：準備正性中黏度光刻膠，通過勻膠機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：準備正性高黏度光刻膠，通過勻膠機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行烘烤，烘烤完成后取出并冷卻至室溫；

14、進一步所述步驟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、進一步所述步驟s1.1中的烘烤溫度為110℃，烘烤時間為5min，所述步驟s1.2中的烘烤溫度為100℃，烘烤時間為10min，所述步驟s1.3中的烘烤溫度為80℃，烘烤時間為30min。

16、進一步所述步驟s4中熱板的溫度為160-170℃，烘烤時間為30-60min。

17、進一步所述在步驟s5中，通過調(diào)節(jié)o2、cf4、sf6氣體參數(shù)對硅膠刻蝕比進行調(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)計不同面積的圓形掩模版，通過套刻曝光后可實現(xiàn)對透鏡熱熔后微透鏡口徑的精準控制，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℃，烘烤時間為5min，所述步驟s1.2中的烘烤溫度為100℃，烘烤時間為10min，所述步驟s1.3中的烘烤溫度為80℃，烘烤時間為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，通過調(diào)節(jié)o2、cf4、sf6氣體參數(shù)對硅膠刻蝕比進行調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種小數(shù)值孔徑微透鏡陣列的制備方法，通過硅基表面膠層制備、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)計不同面積的圓形掩模版，通過套刻曝光后可實現(xiàn)對透鏡熱熔后微透鏡口徑的精準控制，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,蔡勝
受保護的技術(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