CN116224476B - 微透镜阵列及其制作方法 - Google Patents
微透镜阵列及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116224476B CN116224476B CN202310282839.8A CN202310282839A CN116224476B CN 116224476 B CN116224476 B CN 116224476B CN 202310282839 A CN202310282839 A CN 202310282839A CN 116224476 B CN116224476 B CN 116224476B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- photoresist
- photoresist layer
- manufacturing
- microlens array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 126
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 119
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 5
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims abstract 4
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 21
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- -1 Polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
- G02B3/0025—Machining, e.g. grinding, polishing, diamond turning, manufacturing of mould parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00365—Production of microlenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
- G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2883/00—Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as mould material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微透镜阵列及其制作方法，微透镜阵列的制作方法包括：步骤S1，提供第一衬底，在所述第一衬底上形成图形化的掩膜层；步骤S2，对所述第一衬底进行刻蚀，形成间隔分布的凹槽；步骤S3，去除所述掩膜层；步骤S4，在所述第一衬底上表面贴附光刻胶层；步骤S5，软化所述光刻胶层，使其贴附所述凹槽内壁，形成内凹的光滑表面；步骤S6，固化所述光刻胶层形成工作模；通过第二衬底涂布胶材与工作模进行压合或者向工作模表面注入PDMS材料的方式制作微透镜阵列。通过直接制作工作模，不需要再制作母模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度，同时降低了成本。通过控制凹槽的刻蚀深度和光刻胶层总厚度，达到灵活控制微透镜矢高的效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种微透镜阵列及其制作方法。
背景技术
微透镜阵列是由尺寸在微米级别的透镜组成的阵列器件，具有体积小、质量轻等优点，并且能够实现普通光学元件难以实现的微小、阵列、集成、成像和波面转换等新功能。微透镜阵列元件已经广泛用于图像传感器、激光，显示、光场芯片等多种应用场合。
目前，微透镜阵列的传统制作方法是先成型母模，即在衬底上旋涂光刻胶，然后采用热回流法或灰度曝光法，在光刻胶层上制作微透镜图形，再通过干法刻蚀将光刻胶图形转移到衬底上。然后在母模上均匀涂覆光敏聚合物材料，通过加压、UV(Ultra-Violet Ray)光照固化后形成贴附在母模上的工作模。剥离工作模后，用工作模热压印聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)材料形成微透镜阵列。采用传统方法存在制作微透镜的过程需要两次翻模，步骤较为繁琐，工艺一致性和可靠性低。更重要的，受限于母模制作过程中光刻胶的涂敷厚度以及均匀性，制作出的透镜的矢高往往比较小，对一些应用产生了限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微透镜阵列及其制作方法，以解决传统方法微透镜制作步骤繁琐，工艺一致性和可靠性低、透镜的矢高较小的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种微透镜阵列制作方法，包括：
步骤S1，提供第一衬底，在所述第一衬底上形成图形化的掩膜层；
步骤S2，对所述第一衬底进行刻蚀，形成间隔分布的凹槽；
步骤S3，去除所述掩膜层；
步骤S4，在所述第一衬底上表面贴附光刻胶层；
步骤S5，软化所述光刻胶层，使其贴附所述凹槽内壁，形成内凹的光滑表面；
步骤S6，固化所述光刻胶层形成工作模；
步骤S71或者步骤S72；
其中，步骤S71为：提供第二衬底，在所述第二衬底上涂布胶材；翻转所述第二衬底，同所述工作模进行压合；UV固化所述胶材，将所述第二衬底与所述工作模分离，所述第二衬底表面形成微透镜阵列；
步骤S72为：向所述工作模表面注入PDMS材料，固化后剥离，所述PDMS材料表面形成微透镜阵列。
优选的，所述掩膜层厚度为1μm～10μm，所述掩膜层材质为光刻胶、氧化硅、金属或它们的结合物。
优选的，所述第一衬底的材质为硅，所述步骤S2采用等离子体深硅刻蚀方法对所述第一衬底进行刻蚀，形成的所述凹槽垂直方向深度为20μm～190μm，所述凹槽侧壁相对于底壁的倾斜角度为80度～100度。
优选的，所述步骤S3采用溶剂清洗或者湿法腐蚀的方法去除所述掩膜层。
优选的，所述光刻胶层厚度为10μm～50μm，所述光刻胶层为干膜光刻胶。
优选的，所述步骤S4包括：将所述第一衬底置于光刻胶滚轮下方，加热所述第一衬底至70℃～100℃，转动所述光刻胶滚轮，使得所述第一衬底上表面均匀黏附上光刻胶薄膜，形成所述光刻胶层。
优选的，可多次贴附光刻胶层，使所述光刻胶层的总厚度大于50μm。
优选的，所述步骤S5所述软化所述光刻胶层包括：在60℃～120℃环境下加热所述第一衬底，加热时间不超过1小时。
优选的，去除所述光刻胶软化过程中形成的峰尖，包括通过掩膜对准光刻的方式，在显影液的作用下将所述峰尖溶解。
优选的，所述步骤S6所述固化所述光刻胶层的固化温度为150℃～200℃，固化时间为1小时～10小时。
优选的，所述步骤S71所述胶材涂布厚度为10μm～90μm，所述胶材材质为环氧树脂、聚酯或聚氨酯。
优选的，所述步骤S72所述PDMS材料固化温度为50℃～100℃。
基于同一发明构思，本发明还提供一种微透镜阵列。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
1、通过创新的方法直接制作工作模，不需要再制作母模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度，同时降低了成本；
2、另外通过不同厚度的光刻胶层调节后续形成的微透镜的表面曲率，有效地扩展了其应用范围；
3、通过控制凹槽的刻蚀深度和光刻胶层总厚度，达到灵活控制微透镜矢高的效果。
附图说明
图1是本发明实施例的微透镜阵列的制作方法流程图；
图2-图13是本发明实施例的制备微透镜阵列的各工艺步骤中的半导体器件结构示意图；
图14是本发明一实施例的微透镜侧切面成像图；
图15是本发明一实施例的制备微透镜阵列的俯视图；
其中，附图标记说明如下：
10-第一衬底，20-掩膜层，30-凹槽，40-光刻胶滚轮，50-光刻胶层，60-第二衬底，71-胶材材质微透镜阵列，72-PDMS材质微透镜阵列。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的微透镜阵列及其制作方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
本发明提供一种微透镜阵列的制作方法，请参考图1，图1是本发明实施例的微透镜阵列的制作方法的流程图，所述微透镜阵列的制作方法包括：
S1：提供第一衬底10，在所述第一衬底上形成图形化的掩膜层20。
如图2所示，提供一硅衬底，在衬底上方涂敷光刻胶形成掩膜层20，所述掩膜层20厚度为1μm～10μm，材质为光刻胶、氧化硅、金属或它们的结合物。如图3示，对所述掩膜层20进行曝光、显影处理，使微透镜所在区域的掩膜层20被去除掉。
S2：对所述第一衬底10进行刻蚀，形成间隔分布的凹槽30。
如图4所示，采用深硅刻蚀(Deep Reactive Ion Etching，DRIE)工艺，即深反应离子刻蚀工艺刻蚀衬底，通过刻蚀和钝化交替进行的方式，将微透镜所在区域的硅衬底移除，形成有一定深度的凹槽30；
调整工艺参数，使凹槽30的侧壁相对于底壁的夹角θ在80～100度之间调整；凹槽30垂直方向深度为20μm～190μm。
S3：去除所述掩膜层20。
采用溶剂清洗或者湿法腐蚀的方法，去除剩余的光刻胶、氧化硅、金属等掩膜层20材料，如图5所示，得到带有凹槽30的第一衬底10。
S4：在所述第一衬底10上表面贴附光刻胶层50。
所述光刻胶层50材质为干膜光刻胶，厚度为10μm～50μm。如图6所示，将所述第一衬底10置于光刻胶滚轮40下方，加热第一衬底10至70℃～100℃，转动所述光刻胶滚轮40，使得所述第一衬底10上表面均匀黏附上光刻胶薄膜。如图7所示，贴附完成后，光刻胶层50悬置在凹槽30的上方，由凹槽30侧壁进行支撑。可选的，重复光刻胶薄膜的贴附操作，在光刻胶薄膜上方再次贴附光刻胶薄膜，使得光刻胶层50的总厚度超过50微米。通过不同厚度的光刻胶层调节后续形成的微透镜的表面曲率，拓展其应用范围。
S5：软化所述光刻胶层50，使其贴附所述凹槽30内壁，形成内凹的光滑表面。
如图8所示，所述光刻胶层50的软化过程为:在60℃～120℃环境下加热所述第一衬底10，时间不超过1小时。可以在真空环境下进行加热，以便去除气泡，工艺的稳定性和重复性更好。
光刻胶层50软化过程中在第一衬底10上方形成峰尖，通过掩膜对准光刻的方式，使得峰尖处的光刻胶不发生交联，在显影液的作用下溶解峰尖，形成工作模雏形。
S6：固化所述光刻胶层50形成工作模。
对步骤S5的光刻胶层50进行高温固化，所述光刻胶层50的固化温度为150℃～200℃，固化时间为1小时～10小时，使光刻胶层50和第一衬底10紧紧粘合形成一个整体，如图9所示。不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。
S71：提供第二衬底60，在所述第二衬底60第一表面上涂布胶材；翻转所述第二衬底60，同所述工作模进行压合；从第二衬底60第一表面相对的第二表面照射紫外光，UV固化所述胶材，将所述第二衬底60与所述工作模分离，所述第二衬底60表面形成微透镜阵列71。
所述第二衬底60为透明衬底，材质为玻璃，石英等。UV固化即紫外固化，胶材可以是环氧树脂、聚酯、聚氨酯等，涂布厚度10μm～90μm。翻转所述第二衬底60，将旋涂后的第二衬底60同所述的工作模贴合，施压后再照射UV，紫外光通过第二衬底固化涂布的胶材，如图10所示。将第二衬底60和工作模分开后，第二衬底60上的胶材表面即形成微透镜阵列71，如图11所示。
本发明的另一实施例，在所述第二衬底60第一表面上涂布胶材后，翻转工作模，同第二衬底60进行压合，从第二衬底60第一表面相对的第二表面照射紫外光，UV固化所述胶材，将所述第二衬底60与所述工作模分离。
步骤S6之后也可采用步骤S72，向所述工作模表面注入PDMS材料，固化后剥离，所述PDMS材料表面形成微透镜阵列72。
所述PDMS材料由液态预聚物和交联剂通过一定的比例混合而成，将其注入工作模表面，如图12所示。在真空状态下对注入PDMS材料的工作模进行加热固化，固化温度为50℃～100℃。PDMS材料固化后从工作模上剥离，其表面即形成微透镜阵列72，如图13所示。
实施例1
提供一硅衬底，在衬底上方涂敷光刻胶形成掩膜层20，所述掩膜层20厚度为1μm，材质为光刻胶。对所述掩膜层20进行曝光、显影处理，使微透镜所在区域的掩膜层20被去除掉。
采用DRIE工艺刻蚀衬底，通过刻蚀和钝化交替进行的方式，将微透镜所在区域的硅衬底移除，形成20μm深的凹槽30，凹槽30的侧壁相对于底壁的夹角θ为80度。
采用溶剂清洗法去除剩余的掩膜层20材料。在所述第一衬底10上表面贴附光刻胶层50，所述光刻胶层50材质为干膜光刻胶，厚度为10μm。将所述第一衬底10置于光刻胶滚轮40下方，加热第一衬底10至70℃，转动所述光刻胶滚轮40，使得所述第一衬底10上表面均匀黏附上光刻胶薄膜。贴附完成后，光刻胶层50悬置在凹槽30的上方，由凹槽30侧壁进行支撑。
在60℃环境下真空加热所述第一衬底10，加热时间60分钟。光刻胶层50软化过程中在第一衬底10上方形成峰尖，通过掩膜对准光刻的方式，使得峰尖处的光刻胶不发生交联，在显影液的作用下溶解峰尖，形成工作模雏形。
对光刻胶层50进行150℃高温固化，固化时间为10小时，使光刻胶层50和第一衬底10紧紧粘合形成一个整体。
提供第二衬底60，材质为玻璃，在所述第二衬底60第一表面上涂布5μm厚的胶材；翻转所述第二衬底60，同所述工作模进行压合；从第二衬底60第一表面相对的第二表面照射紫外光，UV固化所述胶材，将所述第二衬底60与所述工作模分离，所述第二衬底60表面形成微透镜阵列71。
不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。此时微透镜矢高为10μm，矢高可根据凹槽垂直方向的深度和光刻胶厚度做调节，突破了现有工艺的限制。
实施例2
提供一硅衬底，在衬底上方涂敷光刻胶形成掩膜层20，所述掩膜层20厚度为5μm，材质为光刻胶。对所述掩膜层20进行曝光、显影处理，将微透镜所在区域的掩膜层20去除掉。
采用DRIE工艺刻蚀衬底，通过刻蚀和钝化交替进行的方式，微透镜所在区域的硅衬底被移除，形成90μm深的凹槽30，凹槽30的侧壁相对于底壁的夹角θ为90度。
采用湿法腐蚀法去除剩余的掩膜层20材料。在所述第一衬底10上表面贴附光刻胶层50，所述光刻胶层50材质为干膜光刻胶，厚度为30μm。将所述第一衬底10置于光刻胶滚轮40下方，加热第一衬底10至85℃，转动所述光刻胶滚轮40，使得所述第一衬底10上表面均匀黏附上光刻胶薄膜。贴附完成后，光刻胶层50悬置在凹槽30的上方，由凹槽30侧壁进行支撑。
在90℃环境下真空加热所述第一衬底10，加热时间30分钟。光刻胶层50软化过程中在第一衬底10上方形成峰尖，通过掩膜对准光刻的方式，使得峰尖处的光刻胶不发生交联，在显影液的作用下溶解峰尖，形成工作模雏形。
对光刻胶层50进行175℃高温固化，固化时间为5小时，使光刻胶层50和第一衬底10紧紧粘合形成一个整体。
提供第二衬底60，材质为玻璃，在所述第二衬底60第一表面上涂布70μm厚度胶材；翻转工作模，同第二衬底60进行压合，从第二衬底60第一表面相对的第二表面照射紫外光，UV固化所述胶材，将所述第二衬底60与所述工作模分离，所述第二衬底60表面形成微透镜阵列71。
不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。此时微透镜矢高为60μm，矢高可根据凹槽垂直方向的深度和光刻胶厚度做调节，突破了现有工艺的限制。
实施例3
提供一硅衬底，在衬底上方涂敷光刻胶形成掩膜层20，所述掩膜层20厚度为10μm，材质为光刻胶。对所述掩膜层20进行曝光、显影处理，使微透镜所在区域的掩膜层20被去除掉。
采用DRIE工艺刻蚀衬底，通过刻蚀和钝化交替进行的方式，微透镜所在区域的硅衬底被移除，形成190μm深的凹槽30，凹槽30的侧壁相对于底壁的夹角θ为100度。
采用溶剂清洗法去除剩余的掩膜层20材料。在所述第一衬底10上表面贴附光刻胶层50，所述光刻胶层50材质为干膜光刻胶，厚度为50μm。将所述第一衬底10置于光刻胶滚轮40下方，加热第一衬底10至100℃，转动所述光刻胶滚轮40，使得所述第一衬底10上表面均匀黏附上光刻胶薄膜。重复执行1次贴附光刻胶薄膜的操作，使得光刻胶层50的总厚度为100微米。通过不同厚度的光刻胶层调节后续形成的微透镜的表面曲率，拓展其应用范围。贴附完成后，光刻胶层50悬置在凹槽30的上方，由凹槽30侧壁进行支撑。
在120℃环境下真空加热所述第一衬底10，加热时间10分钟。光刻胶层50软化过程中在第一衬底10上方形成峰尖，通过掩膜对准光刻的方式，使得峰尖处的光刻胶不发生交联，在显影液的作用下溶解峰尖，形成工作模雏形。
对光刻胶层50进行200℃高温固化，固化时间为1小时，使光刻胶层50和第一衬底10紧紧粘合形成一个整体。
提供第二衬底60，材质为玻璃，在所述第二衬底60第一表面上涂布90μm厚度胶材；翻转所述第二衬底60，同所述工作模进行压合；从第二衬底60第一表面相对的第二表面照射紫外光，UV固化所述胶材，将所述第二衬底60与所述工作模分离，所述第二衬底60表面形成微透镜阵列71。
不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。此时微透镜矢高为90μm，矢高可根据凹槽垂直方向的深度和光刻胶厚度做调节，突破了现有工艺的限制。
实施例4
与实施例1制备过程前面步骤基本相同，不同之处在于不需要采用第二衬底60，直接向所述工作模表面注入PDMS材料，在真空状态下对注入PDMS材料的工作模进行加热固化，固化温度为50℃，固化后剥离，所述PDMS材料表面形成微透镜阵列72。
不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。此时微透镜矢高为10μm，矢高可根据凹槽垂直方向的深度和光刻胶厚度做调节，突破了现有工艺的限制。
实施例5
与实施例2制备过程前面步骤基本相同，不同之处在于不需要采用第二衬底60，直接向所述工作模表面注入PDMS材料，在真空状态下对注入PDMS材料的工作模进行加热固化，固化温度为75℃，固化后剥离，所述PDMS材料表面形成微透镜阵列72。
不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。此时微透镜矢高为60μm，矢高可根据凹槽垂直方向的深度和光刻胶厚度做调节，突破了现有工艺的限制。
实施例6
与实施例3制备过程前面步骤基本相同，不同之处在于不需要采用第二衬底60，直接向所述工作模表面注入PDMS材料，在真空状态下对注入PDMS材料的工作模进行加热固化，固化温度为100℃，固化后剥离，所述PDMS材料表面形成微透镜阵列72。
不同于传统工作模制作，本实施例不需要先形成母模然后再形成工作模，减少一道翻模工序，降低了工艺的复杂度。其侧切面成像图如图14所示，此时微透镜矢高90μm左右，矢高可根据凹槽垂直方向的深度和光刻胶厚度做调节，突破了现有工艺的限制。
基于同一发明构思，本发明还提供一种微透镜阵列，如图15所示。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (12)
1.一种微透镜阵列的制作方法，其特征在于，包括：
步骤S1，提供第一衬底，在所述第一衬底上形成图形化的掩膜层；
步骤S2，对所述第一衬底进行刻蚀，形成间隔分布的凹槽；
步骤S3，去除所述掩膜层；
步骤S4，在所述第一衬底上表面贴附光刻胶层；
步骤S5，软化所述光刻胶层，使其贴附所述凹槽内壁，形成内凹的光滑表面；
步骤S6，固化所述光刻胶层形成工作模；
步骤S71或者步骤S72；
其中，步骤S71为：提供第二衬底，在所述第二衬底上涂布胶材；翻转所述第二衬底，同所述工作模进行压合；UV固化所述胶材，将所述第二衬底与所述工作模分离，所述第二衬底表面形成微透镜阵列；
步骤S72为：向所述工作模表面注入PDMS材料，固化后剥离，所述PDMS材料表面形成微透镜阵列。
2.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述掩膜层厚度为1μm～10μm，所述掩膜层材质为光刻胶、氧化硅、金属或它们的结合物。
3.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述第一衬底的材质为硅，所述步骤S2采用等离子体深硅刻蚀方法对所述第一衬底进行刻蚀，形成的所述凹槽垂直方向深度为20μm～190μm，所述凹槽侧壁相对于底壁的倾斜角度为80度～100度。
4.根据权利要求2所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤S3采用溶剂清洗或者湿法腐蚀的方法去除所述掩膜层。
5.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述光刻胶层厚度为10μm～50μm，所述光刻胶层为干膜光刻胶。
6.根据权利要求1或5所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤S4包括：将所述第一衬底置于光刻胶滚轮下方，加热所述第一衬底至70℃～100℃，转动所述光刻胶滚轮，使得所述第一衬底上表面均匀黏附上光刻胶薄膜，形成所述光刻胶层。
7.根据权利要求6所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，多次贴附光刻胶层，使所述光刻胶层的总厚度大于50μm。
8.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤S5所述软化所述光刻胶层包括：在60℃～120℃环境下加热所述第一衬底，加热时间不超过1小时。
9.根据权利要求8所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，去除所述光刻胶软化过程中形成的峰尖，包括通过掩膜对准光刻的方式，在显影液的作用下将所述峰尖溶解。
10.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤S6所述固化所述光刻胶层的固化温度为150℃～200℃，固化时间为1小时～10小时。
11.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤S71所述胶材涂布厚度为10μm～90μm，所述胶材材质为环氧树脂、聚酯或聚氨酯。
12.根据权利要求1所述的微透镜阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤S72所述PDMS材料固化温度为50℃～100℃。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310282839.8A CN116224476B (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 微透镜阵列及其制作方法 |
| US18/603,390 US20240319411A1 (en) | 2023-03-22 | 2024-03-13 | Microlens arrays and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310282839.8A CN116224476B (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 微透镜阵列及其制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116224476A CN116224476A (zh) | 2023-06-06 |
| CN116224476B true CN116224476B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=86569463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310282839.8A Active CN116224476B (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 微透镜阵列及其制作方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240319411A1 (zh) |
| CN (1) | CN116224476B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117930403B (zh) * | 2024-03-12 | 2024-07-02 | 苏州苏纳光电有限公司 | 一种微透镜制备方法及微透镜结构 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5871653A (en) * | 1996-10-30 | 1999-02-16 | Advanced Materials Engineering Research, Inc. | Methods of manufacturing micro-lens array substrates for implementation in flat panel display |
| JP2002113724A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-16 | Canon Inc | マイクロ構造体アレイ、及びその作製方法 |
| KR20030019654A (ko) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | 일진다이아몬드(주) | 마이크로렌즈 제조용 몰드 및 이를 이용한 마이크로렌즈의제조방법 |
| CN102096123A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-06-15 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法 |
| CN102967890A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-13 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种简易的pdms聚合物微透镜阵列的制备方法及应用 |
| CN103353627A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-16 | 厦门理工学院 | 微透镜阵列模具的制作方法 |
| CN103668130A (zh) * | 2012-09-25 | 2014-03-26 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种金属纳米结构的制备方法 |
| CN110244394A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-17 | 宁波亿流信息科技有限公司 | 一种衍射光学元件制作工艺 |
| CN110441838A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-12 | 南京邮电大学 | 基于二氧化钛有机-无机光敏复合薄膜异形凸透镜阵列的制备方法 |
| CN111175861A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 多焦距曲面复眼透镜的设计与制备方法 |
| CN113703081A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-26 | 苏州光舵微纳科技股份有限公司 | 一种微透镜阵列结构的制作方法 |
| CN114296161A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 华中科技大学 | 一种大面阵三维球形微透镜阵列及其制备方法 |
-
2023
- 2023-03-22 CN CN202310282839.8A patent/CN116224476B/zh active Active
-
2024
- 2024-03-13 US US18/603,390 patent/US20240319411A1/en active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5871653A (en) * | 1996-10-30 | 1999-02-16 | Advanced Materials Engineering Research, Inc. | Methods of manufacturing micro-lens array substrates for implementation in flat panel display |
| JP2002113724A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-16 | Canon Inc | マイクロ構造体アレイ、及びその作製方法 |
| KR20030019654A (ko) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | 일진다이아몬드(주) | 마이크로렌즈 제조용 몰드 및 이를 이용한 마이크로렌즈의제조방법 |
| CN102096123A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-06-15 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法 |
| CN103668130A (zh) * | 2012-09-25 | 2014-03-26 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种金属纳米结构的制备方法 |
| CN102967890A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-13 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种简易的pdms聚合物微透镜阵列的制备方法及应用 |
| CN103353627A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-16 | 厦门理工学院 | 微透镜阵列模具的制作方法 |
| CN110244394A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-17 | 宁波亿流信息科技有限公司 | 一种衍射光学元件制作工艺 |
| CN110441838A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-12 | 南京邮电大学 | 基于二氧化钛有机-无机光敏复合薄膜异形凸透镜阵列的制备方法 |
| CN111175861A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 多焦距曲面复眼透镜的设计与制备方法 |
| CN113703081A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-26 | 苏州光舵微纳科技股份有限公司 | 一种微透镜阵列结构的制作方法 |
| CN114296161A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 华中科技大学 | 一种大面阵三维球形微透镜阵列及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116224476A (zh) | 2023-06-06 |
| US20240319411A1 (en) | 2024-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3821069B2 (ja) | 転写パターンによる構造体の形成方法 | |
| CN101097400B (zh) | 软模具及其制造方法 | |
| US5827757A (en) | Fabrication of large area x-ray image capturing element | |
| US20240319411A1 (en) | Microlens arrays and method for fabricating the same | |
| KR101137845B1 (ko) | 소프트 몰드의 제조방법 | |
| US7794633B2 (en) | Method and apparatus for fabricating lens masters | |
| JP2001277260A (ja) | マイクロレンズアレイ、その製造方法及びその製造用原盤並びに表示装置 | |
| US20100255139A1 (en) | Micropattern transfer stamper and micropattern transfer device | |
| JPS58220756A (ja) | インクジエツト記録ヘツドの製造方法 | |
| TWI501022B (zh) | 微透鏡之製造方法 | |
| US20090034088A1 (en) | Mass production of Micro-Optical devices, corresponding tools, and resultant structures | |
| US20080296803A1 (en) | Nano-imprinting process | |
| JP2006337985A (ja) | ハイサグレンズの製作方法及びこれを利用し製作されたレンズ | |
| JP2000263556A (ja) | マイクロレンズ用金型の作製方法及びそれを用いたマイクロレンズの作製方法 | |
| KR100541027B1 (ko) | 이미지 센서 및 이미지 센서 제작방법과 이에 이용되는마이크로 광집속 소자 어레이 제작용 몰드 | |
| TWI641072B (zh) | 微拾取陣列及其製造方法 | |
| JP4420746B2 (ja) | 形状転写用金型、及びその製造方法、並びにそれを用いた製品の製造方法 | |
| US20070210483A1 (en) | Mold made of amorphous fluorine resin and fabrication method thereof | |
| TW201000954A (en) | Method for manufacturing microlens array | |
| JP4293664B2 (ja) | マイクロレンズアレイの形成方法およびマイクロレンズアレイ | |
| JP4371777B2 (ja) | 樹脂硬化方法及び樹脂成型品の製造方法 | |
| JP2003291159A (ja) | 樹脂硬化方法及び樹脂成型品等の製造方法、並びにそれらに用いる器具及び得られる製品 | |
| JPH0412568A (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
| KR101173155B1 (ko) | 마이크로렌즈 어레이의 제조 방법 | |
| JP2001315217A (ja) | 光学素子の製造方法、該製造方法による光学素子、該光学素子を有する表示素子と表示装置、及び該光学素子を有する撮像素子と撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |