CN102141639A - 一种基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，制作方法为：通过计算机设计并控制微透镜阵列掩模图形的排列方式，自动控制微透镜阵列中各微透镜数字掩模图形在曝光平面上绕各自对称轴同时旋转；最后采用实时动态的曝光方式，在光刻基板上一次性曝光形成微透镜阵列浮雕面型，从而得到微透镜阵列。本发明的技术效果是：1、适合于大规模阵列化制作；2、能合理地设计单个透镜之间的距离，达到较高的占空比；3、可实时改变数字掩模图形的旋转速度和曝光时间；4、曝光过程由计算机控制，操作简单；5、可在基片上一次性曝光出完整面形的微透镜阵列。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法。
背景技术
具有大数值孔径、高填充因子、高衍射效率等特点的微透镜阵列在现代国防科技和工业领域中具有重要的应用价值和广阔的发展前景。而填充率、浮雕深度和面型控制等因素是微透镜阵列在研制过程中必须面临并需要解决的关键技术难点。而这些难点的解决，很大程度上取决于光刻制作方法的优化。
传统旋转掩模法能制作较大数值孔径且具有中心对称或旋转对称元件，但
在掩模旋转速度和时间控制上都有限制，旋转曝光所得的曝光量无法调制，成本较高，机械对准误差较大，难以制作任意面形的微光学元件，且难于实现阵列型器件的制作和大规模廉价复制。
目前，国内外在新兴的制作微透镜阵列的技术之一是数字掩模光刻技术，该掩模技术利用电寻址空间光调制器，其制作效率将远超过激光直写技术，为大规模、快速、灵活制作微透镜阵列开辟了一条新的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，该方法使用旋转数字掩模技术，克服了机械掩模技术加工成本高、机械对准误差较大，而且难于实现阵列型器件的制作等缺点。通过实时动态的曝光方式，并能通过计算机设置旋转速度和曝光时间，精确控制曝光量，一次性曝光出面形完整、阵列均匀性好的微透镜阵列。
本发明是这样来实现的，制作方法为：通过计算机设计并控制微透镜阵列掩模图形的排列方式，自动控制微透镜阵列中各微透镜数字掩模图形在曝光平面上绕各自对称轴同时旋转；最后采用实时动态的曝光方式，在光刻基板上一次性曝光形成微透镜阵列浮雕面型，从而得到微透镜阵列。
根据光刻基板材料和有效占空比的需要，通过计算机设计并控制微透镜阵列的排列方式，合理地设计单个微透镜之间的距离。
把微透镜阵列中单个微透镜按照其浮雕面型的要求设计旋转数字掩模图形，根据权利要求1中所述的排列方式设计微透镜阵列的旋转数字掩模图形。
用计算机控制实现微透镜阵列中各微透镜旋转掩模图形在相应的曝光平面上绕各自对称轴同时旋转，通过计算机设置旋转速度和曝光时间。
采用计算机控制旋转数字掩模图形中白色曝光区域的面积和旋转速度，利用实时动态的曝光方式，通过一次性曝光可在光刻胶基板上形成微透镜阵列浮雕面型，从而得到所设计的微透镜阵列。
本发明的技术效果是：1、旋转数字掩模技术能实现复杂表面浮雕加工，适合于大规模阵列化制作；2、通过计算机设计数字掩模图形，能合理地设计单个透镜之间的距离，达到较高的占空比；3、可实时改变数字掩模图形的旋转速度和曝光时间；4、曝光过程由计算机控制，操作简单；5、可在基片上一次性曝光出完整面形的微透镜阵列。
附图说明
图1为本发明的六角形微透镜阵列排列方式示意图。
图2为本发明的正方形微透镜阵列排列方式示意图。
图3为本发明的六角形微透镜阵列旋转数字掩模示意图。
图4为本发明的正方形微透镜阵列旋转数字掩模示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，其特征是制作方法为：
（1）根据光刻基板材料和有效占空比的需要，通过计算机设计并控制微透镜阵列的排列方式，合理地设计单个微透镜之间的距离。
（2）把微透镜阵列中单个微透镜按照其浮雕面型的要求设计旋转数字掩模图形，根据权利要求1中所述的排列方式设计微透镜阵列的旋转数字掩模图形。
（3）利用计算机控制实现微透镜阵列中各微透镜旋转掩模图形在相应的曝光平面上绕各自对称轴同时旋转，通过计算机设置旋转速度和曝光时间。
（4）采用计算机控制旋转数字掩模图形中白色曝光区域的面积和旋转速度，利用实时动态的曝光方式，在光刻胶基板上形成微透镜阵列浮雕面型，通过一次性曝光从而得到所设计的微透镜阵列。
Claims (5)
1. 一种基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，其特征是制作方法为：通过计算机设计并控制微透镜阵列掩模图形的排列方式，自动控制微透镜阵列中各微透镜数字掩模图形在曝光平面上绕各自对称轴同时旋转；最后采用实时动态的曝光方式，在光刻基板上一次性曝光形成微透镜阵列浮雕面型，从而得到微透镜阵列。
2.根据权利要求1所述的基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，其特征是根据光刻基板材料和有效占空比的需要，通过计算机设计并控制微透镜阵列的排列方式，合理地设计单个微透镜之间的距离。
3.根据权利要求1所述的基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，其特征是把微透镜阵列中单个微透镜按照其浮雕面型的要求设计旋转数字掩模图形，根据权利要求1中所述的排列方式设计微透镜阵列的旋转数字掩模图形。
4.根据权利要求1所述的基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，其特征是用计算机控制实现微透镜阵列中各微透镜旋转掩模图形在相应的曝光平面上绕各自对称轴同时旋转，通过计算机设置旋转速度和曝光时间。
5.根据权利要求1所述的基于数字掩模光刻技术制作微透镜阵列的方法，其特征是采用计算机控制旋转数字掩模图形中白色曝光区域的面积和旋转速度，利用实时动态的曝光方式，通过一次性曝光可在光刻胶基板上形成微透镜阵列浮雕面型，从而得到所设计的微透镜阵列。
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