CN117826286A - 阵列式级联微透镜组的制备方法、阵列化曝光装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列式级联微透镜组的制备方法、阵列化曝光装置及应用。所述制备方法包括：在衬底表面覆设光刻胶层；在第一区域中进行第一欠曝光，在第二区域中进行第二欠曝光，第一区域与第二区域具有重叠部分但不完全重合，重叠部分产生叠加欠曝光，以形成区域化分级欠曝光；进行显影，形成区域化胶柱阵列；使胶柱转化成弧面体，并利用所述弧面体对所述衬底进行图案化刻蚀，获得阵列式级联微透镜组。本发明使用欠曝光技术结合区域化叠加曝光的方式直接进行区域化不同剂量曝光，最终制备出晶圆级的阵列式级联微透镜组，具有成本低廉、操作方便、制备效率高、成品率高的显著优势，可以被广泛应用于各种成像传感、显示和光伏器件的制作流程中。

Description

阵列式级联微透镜组的制备方法、阵列化曝光装置及应用

技术领域

本发明涉及光学器件微纳加工技术领域，尤其涉及一种阵列式级联微透镜组的制备方法、阵列化曝光装置及应用。

背景技术

随着摩尔定律的不断发展，光学和半导体器件都对集成度、精度和稳定性提出了更高的需求，与此同时，微透镜已经成为光通信和光伏等领域不可或缺的一部分。微透镜的主要作用是对光束进行整形（如匀光、准直、像差矫正等功能），但为了实现这些功能，往往是采用多个透镜组合使用的方式（如Thorlabs公司提供的微透镜激光匀化方法是由两个平凸透镜和一个微透镜阵列组成的）来实现光束整形功能，这类方法对器件集成度和精度有着极为苛刻的要求，严重影响器件应用，而高端的M×N阵列式级联微透镜组的制作难度较高，且良率较低。

具体的，一些现有技术采用激光直写的工艺方法，在基板上制作单或多层柱状光刻胶阵列，通过改变曝光剂量使阵列中柱状光刻胶的高度和形貌按一定规律排布，通过升温、降温过程使柱状光刻胶阵列回流成微透镜的技术方案，然而激光直写工艺的设备成本和工艺成本较大，工艺复杂导致良率低下，不利于阵列式级联微透镜组的广泛应用。

另一些现有技术采用超表面掩模紧贴光刻胶面，采用紫外波段下的线偏振光入射超表面掩模，在超表面掩模下方对应的光刻胶区域上进行曝光；移动超表面掩模，在光刻胶的其他区域上进行曝光，直至在光刻胶所需区域上都完成曝光；之后对涂有光刻胶的基底进行显影，显影后在曝光过的光刻胶上形成微透镜阵列结构的技术方案，然而这种实施方式仅仅能够利用较小的超表面掩模制备各个区域中尺寸均相同的微透镜，无法获得不同区域中的微透镜尺寸不同的区域化阵列，也难以在一些具有较为复杂的光路特性的领域得以应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阵列式级联微透镜组的制备方法、阵列化曝光装置及应用，目的是提供一种便捷高效、成本低廉且良率较高的阵列式级联微透镜组的制备方法，满足高端光学领域的广泛应用需求，具体例如用作光通信透镜、红外测温透镜等高端精密的应用领域。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种阵列式级联微透镜组的制备方法，其包括：

先在衬底表面覆设光刻胶层，所述光刻胶层具有沿第一方向分布的若干组待曝光区域，每一组待曝光区域包括沿第一方向分布的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域与第二区域交叠且不重合，所述第三区域为第一区域与第二区域的交叠区域，所述第一方向平行于所述衬底表面；

之后分别对所述第一区域、第二区域进行第一欠曝光、第二欠曝光，以在所述第三区域产生叠加欠曝光，以在所述光刻胶层中形成区域化分级欠曝光；

其后对所述光刻胶层进行显影，形成区域化胶柱阵列；

之后将所述区域化胶柱阵列中的胶柱转化成弧面体，并利用所述弧面体对所述衬底进行图案化刻蚀，获得阵列式级联微透镜组。

基于上述技术方案，本发明未采用复杂且昂贵的激光直写工艺，也没有采用区域较小且难以变化的超表面掩模进行微透镜阵列的制备，而是通过将欠曝光与区域化多次叠加曝光的方式相结合，通过设置较低的单次曝光量，调控不同区域的曝光次数实现不同区域的总曝光剂量的分别调整，从而以较低的成本和较高的效率实现了精准可控地区域化曝光，最终获得了具有区域化变化趋势的阵列式级联微透镜组。

进一步地，关于如何转化所述胶柱，所述制备方法具体包括如下步骤：

对所述区域化胶柱阵列进行退火处理，以使所述胶柱具有流动性，并利用表面张力作用使所述胶柱转化为所述弧面体。

采用上述区域化分级欠曝光并退火转化的实施手段，在一些要求较低的情形下能够获得满意的微透镜阵列产品，然而，本发明的发明人还发现对于一些光学性质要求较高的应用领域，例如高端光学仪器，其对透镜表面粗糙度的要求是极高的，仅仅采用上述整体性的实施方案是难以满足要求的。

这是由于在研发实施过程中发现，多次叠加的欠曝光，对于光刻胶而言其经历了多次、多深度的固化的过程，内部的固化并非绝对均匀，往往会形成多个不同的固化分区，这些固化分区之间存在一定的边界，类似于晶体的晶界，在退火转化过程中，虽然产生了一定的流动性，当仍旧无法完全消除不同固化分区之间的差异，由此带来了表面粗糙度的问题。这与本领域中通过全曝光形成的胶柱在退火流动成球后通常会具有光滑表面所表现出的规律是不同的，更进一步地，这种并不平滑的表面在刻蚀图形化转移至衬底的过程中会导致所刻蚀出的结构的形状也会产生不平整的问题，从而难以满足高端化应用的精度要求。

因此为了解决上述问题，实现更高端领域的广泛应用，进一步地，所述制备方法更加具体地包括：

所述胶柱经过所述退火处理首先形成弧面前体；

同步或然后对所述弧面前体进行平滑处理，获得所述弧面体。

更进一步地，所述平滑处理具体包括如下过程：

使所述弧面前体与平滑液接触，以使处于所述弧面前体表面的部分材质产生溶剂化效应，进行所述平滑处理。

更进一步地，所述平滑液选自高沸点的有机物或有机溶剂，具体包括四甲基氢氧化铵、丙二醇单甲醚乙酸酯中的任意一种或两种的组合；所述平滑处理的温度为130-240℃，时间为1-9min。

上述技术方案通过在退火转化成球以后，对弧面前体进行平滑处理，使其表面转化为更加平整的表面；所优选的平滑处理的处理方式为通过平滑液进行溶剂化反应，使得表面产生一定的溶解和流平，从而实现平滑，获得光滑表面。

具体的原理和过程应当是：利用高温热处理的方法对光刻胶进行固化。通常在芯片制造过程中，先将光刻胶涂覆在芯片表面，然后利用光刻机将光刻胶进行曝光和显影，最后进行热回流固化。热回流的过程中，光刻胶中的化学物质会发生反应，形成固态聚合物，从而形成微观结构，而在高温退火处理之后，与较高温度的溶剂接触时，一些并未完全固化的粗糙表面区域仍旧能够与溶剂产生溶剂化作用，表面出现一定的流动性，通过温度与溶剂的双重作用实现表面自流平，进而获得表面平滑的弧面体。

而除此之外，实现表面平滑的方式却不仅限于此，还可以通过对光刻胶层组分的改善来实现一致的平滑效果。

具体如：进一步地，所述光刻胶层中掺杂有整平剂，所述整平剂用于使所述胶柱在退火过程中自发形成平滑表面。

更加进一步地，所述整平剂包括硫酸盐、聚有机硅氧烷、硅酸盐中中的任意一种或两种以上的组合；在所述光刻胶层中，所述整平剂的质量分数为0.1-2%。

本发明的另一种优选实施方式在光刻胶层中掺入整平剂，在高温退火过程中，会自发地迁移至光刻胶层表面，对表面的光刻胶产生一定程度的溶解流平作用，从而获得平滑的表面。

当然，具体的表面平滑方式不仅仅限于上述两种方式之一，亦可上述两种方式共同实施来实现极致的平滑效果；此外，采用其他表面处理方式，例如表面等离子体刻蚀抛光等，理论上亦可实现等同的表面光滑效果。

上述技术方案是关于具体的弧面体形成方法，而进一步地关于如何进行上述区域化的欠曝光，进行所述第一欠曝光和第二欠曝光时利用可移动掩模进行区域划分。

更具体的，进一步地，所述可移动掩模包括第一遮光体和第二遮光体，所述制备方法具体包括：

调节所述第一遮光体和第二遮光体的间距，对应于所述第一区域进行所述第一欠曝光；

移动所述第一遮光体和/或第二遮光体，缩小间距，对应于所述第二区域进行所述第二欠曝光；

或，调节所述第一遮光体和第二遮光体的间距，对应于所述第二区域进行所述第二欠曝光；

移动所述第一遮光体和/或第二遮光体，扩大间距，对应于所述第一区域进行所述第一欠曝光。

如本发明优选实施方案所示的，本发明所提供的又一技术贡献则在于开发了一种高效、廉价且精确可控的区域化分级欠曝光技术手段，采用可实时调节的遮光体，例如挡光板，通过在欠曝光时的多次曝光之间调节遮光体的间距，形成对应于不同的第一区域和第二区域的遮光区域，从而提供方便快捷，且能够在曝光过程中进行调整的技术方案。

当然，可行的实施方法却不仅限于此，若采用多个不同的光刻掩模，在多次欠曝光过程之间进行替换的方式，亦可实现等同的功能，但这种实施方式操作复杂，且耗时较长，并且容易出现操作失误，导致制备失败。

而关于如何实现多个胶柱的点阵化曝光，进一步地，所述第一欠曝光和第二欠曝光均通过同一阵列掩模产生的点阵光进行曝光。

进一步地关于欠曝光参数，所述第一欠曝光和第二欠曝光的曝光剂量为对所述光刻胶层进行完整曝光的30-70%。但需要指出的是，虽然曝光剂量（例如单次持续光照强度与持续光照时间的乘积）为完整曝光的30-70%，但这并不意味着光刻胶的光引发交联程度也等于曝光剂量的占比，例如单轮曝光时，曝光剂量为50%，但这一轮曝光时引起的固化比例（曝光区域内的固化的光刻胶质量/光刻胶总质量）却远低于50%这一比例。

并且，上述曝光比例也是常见的比例选择范围而已，并非仅限于上述比例，若工艺要求不同，例如级联透镜的级数较多，则可能会降低单次曝光的曝光量，来实现多级调整。

为了实现上述制备方法，尤其是其中的关键的区域阵列化欠曝光的技术手段，本发明第二方面还提供了一种用于制备阵列式级联微透镜组的阵列化曝光装置，其包括点阵发光单元、可移动遮光单元以及承载单元；所述点阵发光单元用于提供点阵光；所述可移动遮光单元用于与所述点阵发光单元配合以使所述点阵光具有可调节的区域尺寸；所述承载单元用于承载具有光刻胶层的衬底以使所述光刻胶层接受区域尺寸可调的所述点阵光的欠曝光。

进一步地，所述可移动遮光单元包括可调节间距的第一遮光体和第二遮光体，以及驱动所述第一遮光体和/或第二遮光体移动的驱动结构。

进一步地，所述点阵发光单元包括光源和阵列掩模；沿光线传播方向，所述可移动遮光单元设置于所述光源和阵列掩模之间，或设置于所述阵列掩模之后。

第三方面，本发明还提供了上述制备方法制得的阵列式级联微透镜组在成像传感、显示、光伏器件领域中的应用。

基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明所提供的阵列式级联微透镜组的制备方法通过计算与光学拟合得出级联微透镜组的尺寸排布方式，并使用欠曝光技术结合区域化叠加曝光的方式直接进行区域化不同剂量曝光，从而经过显影制备出不同高度的胶柱阵列，再通过热回流退火等成型技术即可制备出晶圆级不同曲率半径的阵列式级联微透镜组，具有成本低廉、操作方便、制备效率高、成品率高的显著优势，可以被广泛应用于各种成像传感、显示和光伏器件的制作流程中。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

附图说明

图1是本发明一典型实施案例提供的制备方法的流程示意图；

图2是本发明一典型实施案例提供的制备方法的可移动掩模的结构示意图；

图3是本发明一典型实施案例提供的一种阵列式级联微透镜组的结构示意图；

图4是本发明一典型实施案例提供的另一种阵列式级联微透镜组的结构示意图；

图5是本发明一典型实施案例提供的表面平滑前的阵列式级联微透镜组中的单个微透镜的表面粗糙度测试图；

图6是本发明一典型实施案例提供的表面平滑后的阵列式级联微透镜组中的单个微透镜的表面粗糙度测试图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

如图1所示，本发明实施例提供一种阵列式级联微透镜组的制备方法，其包括如下的步骤：

1、在衬底表面覆设光刻胶层。

2、在所述光刻胶层表面的第一区域中进行第一欠曝光，在所述光刻胶层表面的第二区域中进行第二欠曝光，所述第一区域与第二区域具有重叠部分但不完全重合，使得所述重叠部分（第三区域）产生叠加欠曝光，以在所述光刻胶层中形成区域化分级欠曝光。

3、对经过所述区域化分级欠曝光的所述光刻胶层进行显影，形成区域化胶柱阵列。

4、使所述区域化胶柱阵列中的胶柱转化成弧面体，并利用所述弧面体对所述衬底进行图案化刻蚀，获得阵列式级联微透镜组。

当然，衬底表面不仅可以制备一组阵列式级联微透镜组，还可以制备多组，对应于待曝光区域可以是一组也可以是多组，视制备需求而定。

其中，所述的第一欠曝光和第二欠曝光并非仅指进行了两次欠曝光，而是基于阵列式级联微透镜组的具体级数和尺寸变化设置的多次欠曝光中的其中两次欠曝光之间的相关关系，例如可以由四周向中间逐渐减小曝光窗口的大小，进行多级欠曝光，则后曝光的区域会比前面曝光的区域受到的欠曝光次数更多，当然具体视不同的制备需求，不一定仅限于周围向中间逐渐缩小的多次欠曝光方式（可以理解的，由大到小逐渐收缩的曝光方式中，第三区域就等于套在第一区域中的第二区域），其他等效替代的等同曝光规律亦可，例如第一区域的一部分超出第二区域以外，另一部分与第二区域重叠，这样，重叠的部分就比非重叠的部分获得了更多剂量的曝光。

而关于光刻胶层、衬底以及曝光波长等等细节，不涉及本发明的主要技术构思，参见现有的种种微透镜制备技术方案进行适当的光刻胶选择以及衬底材质的选择等，满足其功能性需求即可。

微透镜常用于光通信、光传感和AI等领域中。目前市场上，常规方法是采用多个透镜组合使用的方式来完成各种功能，严重影响器件集成度和精度，而高端的M×N阵列式级联微透镜组制作难度较高，且良率较低。故此，本发明的目的是提供一种简单的方法：通过计算与光学拟合得出级联微透镜组的排布方式，并使用欠曝光技术直接制备出不同高度的M×N胶柱阵列，再通过热回流技术一次成型的制备出晶圆级不同曲率半径的M×N阵列式级联微透镜组。

作为上述技术方案的一些典型的应用示例，所述的制备方法可采用如下的制备流程得以实施：

1.根据设计要求，在4/6/8等不同尺寸的晶圆上涂布一层均匀的光刻胶，再进行一定温度（70-120℃）的前烘工艺，形成所述光刻胶层；当然，该步骤中如何形成光刻胶层仅仅是示例性作用，可行的光刻胶层形成方法并不仅限于此，这方面参见诸多现有技术方案即可。

2.按目标设计原始光刻版图，曲率半径对不同胶柱进行欠曝光（不同曝光次数+不同时间），采用在光刻机上安装的定制化可移动遮光板架（作为一种可选的可移动掩模，其结构如图2所示，可以根据所需结构图案进行定制）对不同区域进行叠加欠曝光，而后经过一次显影即可得到不同高度的M×N胶柱阵列；

3.最后，采用热回流退火工艺转化制备出不同曲率半径的胶球，再采用刻蚀技术将胶球图形化转移至衬底上，得以制备出不同曲率半径的M×N阵列式级联微透镜组。

基于不同的可移动遮光板架的结构，可以形成不同的区域阵列化透镜组，例如图3所示，在一维方向使得遮光板朝向中间移动，可以形成一维方向中间高两端低的透镜分布；又如图4所示，在左右和上下的二维方向进行遮光板的移动，可以形成矩形环状的阶梯分级；此外，在更加优选的实施方式中，还可以采用例如相机快门那种的圆环形可动遮光方式，能够形成圆周环形的阶梯分级的形状。种种可行的实施方式均是基于所需的阵列形状而定制化设计可移动掩模而实现的，并非仅限于具体示例的几种形状。

此外，遮光体的移动方式也不仅限于由大到小的移动方式，采用由小到大逐渐扩张的移动方式亦可实现中间区域的曝光次数多于四周区域的曝光次数的功能，依然能够获得具有区域化曝光显影的胶柱阵列。

上述制备方法可以获得足以满足一般应用的阵列式级联微透镜组，但由于前文所提到的表面粗糙度问题，不论是直接以光刻胶球作为透镜，还是采用刻蚀技术使得图案转移至衬底形成透镜，均会产生无法满足更高端应用的要求的问题，这一点是超出本发明的发明人在研制初期的预想的。

由此本发明的一些更加优选的实施案例增加了对其进行表面平滑处理的优选技术手段，其包括两种实施方式，一种是对退火形成的表面具有一定粗糙度的弧面前体进行平滑处理，例如利用一些溶剂或刻蚀反应液等进行表面平整；另一种是对光刻胶层本身的材质进行优化，使其在高温回流退火处理时自发地形成光滑表面。

具体的第一种处理方式例如：在退火处理成球后，通过后处理的方式进行平滑，例如通过与高温的高沸点有机溶剂接触，进行表面微整平，但不仅限于此，通过其他方式，例如表面刻蚀抛光同样也能够对凹凸不平的微表面进行平滑处理。

另一种处理方式例如：在光刻胶中掺杂一些具有整平作用的添加剂，这些添加剂的加入使得退火过程中自发地形成平滑表面。当然可行的添加剂也不仅限于上文所示例的范围，通常对光刻胶具有腐蚀作用的物质均可作为添加剂，溶解或分散在光刻胶中，以实现整平作用。

以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。

实施例1

本实施例示例一种不同曲率半径的M×N阵列式级联微透镜组制备，具体如下所示：

首先，采用4000rpm的转速在6寸硅晶圆上进行匀胶，通过100℃进行烘烤固化光刻胶，形成光刻胶层。

然后，将定制化可移动板架放置于紫外光刻机上，分别采用不同曝光次数和不同时间来对不同区域进行欠曝光，曝光过程参数（曝光停留时间、总曝光次数、单次欠曝光的剂量）基于初始设计进行拟定以及基于多次重复实验进行微调，仅需要2min即可完成曝光。

而后通过一次显影液显影时间完成不同高度胶柱制备，通过加热回流工艺使得胶柱流动成球，制备出不同曲率半径的胶球。

再采用等离子体刻蚀技术图形化至衬底上，实现不同曲率半径的M×N阵列式级联微透镜组制备。

所制得的阵列式级联微透镜组具有精准有序的区域化多尺寸阵列透镜的分布，通过多批次试制，其良率能够达到80%左右，视不同的精度要求而上下浮动；而作为对比，采用现有技术所提供的技术方案，只能依靠激光直写设备和灰度曝光设备来单个制备胶球，不仅价格昂贵，而且往往需要几天甚至十几天才能实现晶圆级结构的制备，周期很长，无法大批量生产，并且这种复杂的制备过程极其容易出现各种不良，难以准确统计批量化良率，完全无法实现大规模应用。

实施例2

本实施例与实施例1大体相同，主要是对实施例1制备方法的进一步改进，具体如下所示：

如图5所示，实施例1所制备的阵列式级联微透镜组虽然取得了高良率、高制备效率等技术效果，但经过放大观察其表面高度分布后可以发现，其表面仍旧具有一些凹凸不平的现象，尤其是经过多次欠曝光叠加的胶柱对应的胶球。

本实施例相比于实施例1的改进之处在于，在热回流退火处理形成胶球后，使得含有胶球的衬底浸泡在平滑液中，平滑液为加热融化的四甲基氢氧化铵，处理时间5min，处理温度170℃。

取出含有胶球的衬底，观察胶球表面，如图6所示，发现区域性的凹凸不平基本消失，取而代之的是更加均匀化的表面高度分布。

由此经过同样的刻蚀工艺，转移至衬底表面形成的硅材质微透镜的表面同样变得更加光洁。

实施例3

本实施例同样示例对实施例1的改进，具体如下所示：

在光刻胶中掺入一定量的硅油（聚甲基硅氧烷）作为整平剂，烘烤后的光刻胶层中该整平剂的质量分数为1%。

经过同样的多次叠加欠曝光和一次显影以及热回流退火，形成的胶球表面形貌与图6所示相似，可以看到其天然具有均匀化高度分布的表面，最终经过刻蚀得到的硅透镜也相比于实施例1更加光洁。

本实施例所提供的实施方式进一步地简化了实施过程，更有利于实现大规模制备。

实施例4

本实施例与实施例2大体相同，区别主要在于，替换为丙二醇单甲醚乙酸酯作为平滑液，其处理温度为140℃，时间为9min。

同样能够类似于实施例2，获得较为平滑的高端精密微透镜组。

实施例5

本实施例与实施例3大体相同，区别主要在于，将整平剂替换为硅酸钠，其用量为2%。

同样能够类似于实施例3，获得较为平滑的高端精密微透镜组。

基于上述实施案例，可以明确，本发明实施例所提供的阵列式级联微透镜组的制备方法通过计算与光学拟合得出级联微透镜组的尺寸排布方式，并使用欠曝光技术结合区域化叠加曝光的方式直接进行区域化不同剂量曝光，从而经过显影制备出不同高度的胶柱阵列，再通过热回流退火等成型技术即可制备出晶圆级不同曲率半径的阵列式级联微透镜组，具有成本低廉、操作方便、制备效率高、成品率高的显著优势，可以被广泛应用于各种成像传感、显示和光伏器件的制作流程中。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种阵列式级联微透镜组的制备方法，其特征在于，包括：

先在衬底表面覆设光刻胶层，所述光刻胶层具有沿第一方向分布的若干组待曝光区域，每一组待曝光区域包括沿第一方向分布的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域与第二区域交叠且不重合，所述第三区域为第一区域与第二区域的交叠区域，所述第一方向平行于所述衬底表面；

之后分别对所述第一区域、第二区域进行第一欠曝光、第二欠曝光，以在所述第三区域产生叠加欠曝光，以在所述光刻胶层中形成区域化分级欠曝光；

其后对所述光刻胶层进行显影，形成区域化胶柱阵列；

之后将所述区域化胶柱阵列中的胶柱转化成弧面体，并利用所述弧面体对所述衬底进行图案化刻蚀，获得阵列式级联微透镜组。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

对所述区域化胶柱阵列进行退火处理，以使所述胶柱具有流动性，并利用表面张力作用使所述胶柱转化为所述弧面体。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

先通过所述退火处理使所述胶柱转化为弧面前体；

同步或然后对所述弧面前体进行平滑处理，获得所述弧面体。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述平滑处理具体包括：

使所述弧面前体与平滑液接触，以使处于所述弧面前体表面的部分材质产生溶剂化效应，实现所述平滑处理。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述平滑液包括四甲基氢氧化铵、丙二醇单甲醚乙酸酯中的任意一种或两种的组合；

所述平滑处理的温度为130-240℃，时间为1-9min。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述光刻胶层中掺杂有整平剂，所述整平剂用于使所述胶柱在退火过程中自发形成平滑表面。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述整平剂包括硫酸盐、聚有机硅氧烷、硅酸盐中的任意一种或两种以上的组合；

在所述光刻胶层中，所述整平剂的质量分数为0.1-2%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，进行所述第一欠曝光和第二欠曝光时利用可移动掩模进行区域划分。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述可移动掩模包括第一遮光体和第二遮光体，所述制备方法具体包括：

调节所述第一遮光体和第二遮光体的间距，对应于所述第一区域进行所述第一欠曝光；

移动所述第一遮光体和/或第二遮光体，缩小间距，对应于所述第二区域进行所述第二欠曝光；

或，调节所述第一遮光体和第二遮光体的间距，对应于所述第二区域进行所述第二欠曝光；

移动所述第一遮光体和/或第二遮光体，扩大间距，对应于所述第一区域进行所述第一欠曝光。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一欠曝光和第二欠曝光均通过同一阵列掩模产生的点阵光进行曝光。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一欠曝光和第二欠曝光的曝光剂量为对所述光刻胶层进行完整曝光的30-70%。

12.权利要求1-11中的任意一项所述的制备方法制得的阵列式级联微透镜组在成像传感、显示、光伏器件领域中的应用。

13.一种用于制备阵列式级联微透镜组的阵列化曝光装置，其特征在于，包括点阵发光单元、可移动遮光单元以及承载单元；

所述点阵发光单元用于提供点阵光；所述可移动遮光单元用于与所述点阵发光单元配合以使所述点阵光具有可调节的区域尺寸；所述承载单元用于承载具有光刻胶层的衬底以使所述光刻胶层接受区域尺寸可调的所述点阵光的欠曝光。

14.根据权利要求13所述的阵列化曝光装置，其特征在于，所述可移动遮光单元包括可调节间距的第一遮光体和第二遮光体，以及驱动所述第一遮光体和/或第二遮光体移动的驱动结构。

15.根据权利要求13所述的阵列化曝光装置，其特征在于，所述点阵发光单元包括光源和阵列掩模；

沿光线传播方向，所述可移动遮光单元设置于所述光源和阵列掩模之间，或设置于所述阵列掩模之后。