CN1553225A - 微透镜一次掩模成形方法 - Google Patents

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Abstract

微透镜一次掩模成形方法，其特点在于将圆形作为掩模的单元图形，使微透镜的口径等于所述的圆形单元图形的直径，然后在微透镜的制作工艺过程中，只进行一次X和Y方向互相垂直的曝光。而且在移动曝光过程中不需要旋转、对准掩模，最后进行显影，坚膜即形成所需的微透镜阵列。本发明避免了移动掩模法中，由于存在两次交叉、对准曝光而导致的透镜正交性问题。使透镜阵列的正交性误差减小到了极限，同时也降低了微结构制作过程中工艺复杂程度，为制作用于与其他探测器件相耦合的、正交性要求很高的微透镜阵列提供了途径。

Description

微透镜一次掩模成形方法
技术领域
本发明涉及微透镜一次掩模成形方法，属于对现有连续浮雕微透镜阵列的制作方法—移动掩模法的改进。
背景技术
连续浮雕微透镜阵列的制作方法一直是人门研究的热点。1992年出版的《物理》杂志第21卷第4期197页公开了旋转照相法，但由于该方法存在缺陷，难以作成有价值的器件。后来，2000年10月出版的《光电工程》第27卷第5期19页中公开了移动掩模法(如图1所示)，该方法采用通常的掩模单元图形(如图2所示)，通过在曝光过程中移动掩模，对光致抗蚀剂表面进行与掩模图形成比例的曝光，再经过显影、坚膜等程序，获得要刻蚀的微透镜阵列的浮雕形状，制作连续浮雕微透镜阵列。但是，这种方法仍然存在着一定缺陷：从图1看出，在制作工艺中，要进行两次相互垂直的移动曝光，所以在一次曝光完成后，需要对掩模旋转90度继续曝光。但受到机械对准精度的限制，掩模的旋转不可能准确的等于90度。这样，两次曝光的方向也不可能准确的等于90度，造成微透镜制作完成后，其轮廓会发生形变(如图3所示为两次曝光的交角严重偏离90度时的透镜阵列轮廓)。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可方便的减小微透镜阵列行、列正交误差的微透镜一次掩模成形方法。
本发明的技术解决方案：微透镜一次掩模成形方法，其特点在于包括下列步骤：
(1)将圆形作为掩模的单元图形；
(2)使微透镜的口径等于所述的圆形单元图形的直径；
(3)制作微透镜，在制作工艺过程中，只进行一次X和Y方向互相垂直的曝光；
(4)在移动曝光过程中不需要旋转、对准掩模；
(5)显影，坚膜。
本发明与现有技术相比有以下优点：采用独特的圆掩模设计方案，该圆形掩模不同于通常使用的抛物线掩模图形，不仅关于X、Y方向对称，而且关于图形中心对称，因此不需要旋转掩模，即可在第一次曝光完成后直接开始垂直方向的移动曝光，这样就避免了移动掩模法中存在两次交叉、对准曝光而导致的透镜正交性问题，使透镜阵列的正交性误差减小到了极限，很好的解决微透镜阵列正交问题的掩模单元优化图形。根据此掩模优化图形，对光刻胶实施精确的曝光分布，即可获得正交误差小于0.1秒的微透镜阵列；同时也降低了微结构制作过程中工艺复杂程度，为制作用于与其他探测器件相耦合的、正交性要求很高的微透镜阵列提供了途径。
附图说明
图1是现有的移动掩模法中的两个工艺步骤示意图，图中①表示掩模  ②表示光致抗蚀剂  ③表示掩模移动方向  ④表示曝光方向；
图2是现有技术中常用的掩模图形示意图；
图3是现有的行、列方向偏离正交的微透镜阵列轮廓示意图；
图4是本发明的圆形掩模图形示意图；
图5是采用本发明圆形掩模制作的微透镜阵列的轮廓示意图。
具体实施方式
如图4、5所示，本发明的实施例为制作一个口径φ＝17μm的小口径连续深浮雕微透镜阵列。采用正性光刻胶为光刻材料，刻蚀深度h＝5μm，其制作步骤如下：
第一步，先根据所要刻蚀的微透镜阵列浮雕的刻蚀口径(φ＝17μm)，计算出圆形掩模单元图形，其直径为17微米(如图4所示)；
第二步，使需要制作的微透镜的口径等于所述的圆形单元图形的直径17微米；
第三步，制作微透镜，采用掩模投影法或灰阶掩模法或光刻热融法将圆形掩模投影到光刻胶上，在制作工艺过程中，只进行一次X和Y方向互相垂直的曝光；
第四步，在移动曝光过程中不需要旋转、对准圆形掩模；
第五步，进行显影、坚膜等程序完成微透镜阵列的浮雕制作，得到口径φ＝17um、刻蚀深度h＝4.951um的连续深浮雕微透镜阵列(如图5所示)，其微透镜阵列的行、列X、Y方向的垂直偏差为0.12秒。

Claims (2)

1、微透镜一次掩模成形方法，其特征包括下列步骤：
(1)将圆形作为掩模的单元图形；
(2)使微透镜的口径等于所述的圆形单元图形的直径；
(3)制作微透镜，在制作工艺过程中，只进行一次X和Y方向互相垂直的曝光；
(4)在移动曝光过程中不需要旋转、对准掩模；
(5)显影，坚膜。
2、根据权利要求1所述的微透镜一次掩模成形方法，其特征在于：所述的制作微透镜的方法采用掩模投影法或灰阶掩模法或光刻热融法。
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