[发明专利]高效制作高精度多台阶微透镜阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作多台阶微透镜阵列的方法。

背景技术

微透镜阵列是一系列直径为毫米、微米量级的微小型透镜按一定排列组成的阵列。微光学技术所制造出的微透镜与微透镜阵列以其体积小、重量轻、便于集成化、阵列化等优点，已成为新的科研发展方向。

随着现代信息技术的迅猛发展，微透镜在各个领域的应用日趋广泛。从目前来看，微透镜无论在军事上还是在民用上都发挥着举足轻重的作用。在日、美、英、德等一些发达国家，对微透镜的研究已经引起政府部门的高度重视，竞相投资发展这一光学前沿领域及其在军事上，如红外探测、精确制导、侦察、搜索和预警以及夜间和恶劣天气时的作战辅助等方面的应用。在民用领域，微透镜也已应用在复印机、图像扫描器、传真机、照相机以及医疗卫生器械中。利用微透镜可以汇聚光线、提高器件的填空因子，解决由于面阵探测器像元尺寸要求的不断减小而出现的光学串音、填充因子不高及探测灵敏度下降等问题。

衍射微透镜是根据菲涅尔波带片原理设计的,制作环状台阶，每个环状台阶以光轴为中心,每一个圆环都相当于一个独立的折射面,这些圆形环带均能使入射光线会聚到同一个焦点.台阶数越多,其衍射效率就越高。

微透镜阵列常采用光刻刻蚀的制作方法。自二元光学提出以来，套刻法技术特别适合于衍射微透镜阵列的制作，其中微透镜的边界容易做到整齐和尖锐，填充系数可达100％，而且重量轻、造价低、易于微型化、阵列化。

传统的制作方法其精度是由掩膜版来保证的。由于在光刻过程中曝光精度、对准精度及显影精度的影响及误差等问题，微透镜累积误差更大，严重降低了其衍射效率等光学性能。所以利用传统的制作方法很难制作高精度的微透镜。

发明内容

本发明的目的是提供一种制作多台阶微透镜阵列的方法，用以解决现有制作方法制作时间长、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

高效制作高精度多台阶微透镜阵列的方法，在基底上等间隔制作出初始深度的台阶，然后将待制作的台阶阵列分为若干组，包括第一组、第二组，第一组与第二组首尾相接，每组的各台阶是深度连续的；同步制作第一组与第二组的各台阶，形成对应深度相同的两组台阶；将第二组台阶整体刻蚀一定的深度，与第一组台阶形成深度连续的台阶阵列。

所述制作多台阶微透镜阵列的方法适用于牺牲层制作方式或者背面曝光制作方式；在工序中采用遮挡层或不采用遮挡层。

制作过程中，对已刻蚀完成的台阶区域进行保护，对未保护区域进行刻蚀；在工序中采用遮挡层或不采用遮挡层。

所述牺牲层制作方式为：在制作层上表面制作牺牲层，在牺牲层上表面制作遮挡层，在遮挡层上表面旋涂光刻胶，用掩膜版遮挡非光刻区域，只露出第一光刻区域、第三光刻区域、第五光刻区域、第七光刻区域、第九光刻区域、第十一光刻区域、第十三光刻区域、第十五光刻区域，对所述第一光刻区域、第三光刻区域、第五光刻区域、第七光刻区域、第九光刻区域、第十一光刻区域、第十三光刻区域、第十五光刻区域去掉遮挡层和牺牲层后，进行刻蚀，获得拥有平齐的第一台面、第三准台面、第五准台面、第七次台面、第九台面、第十一准台面、第十三准台面、第十五准台面的第一半成品；

在所述第一半成品上表面制作光刻胶，用掩膜版遮挡非光刻区域，只露出第三光刻区域和所述第三光刻区域的邻接区域、第七光刻区域和所述第七光刻区域的邻接区域、第十一光刻区域和所述第十一光刻区域的邻接区域以及第十五光刻区域和所述第十五光刻区域的邻接区域，去掉第三光刻区域和第三光刻区域邻接区域表面光刻胶，第七光刻区域和所述第七光刻区域的邻接区域表面的光刻胶，第十一光刻区域和所述第十一光刻区域的邻接区域表面的光刻胶，以及第十五光刻区域和所述第十五光刻区域的邻接区域表面的光刻胶，对第三光刻区域、第七光刻区域、第十一光刻区域和第十五光刻区域进行刻蚀，获得比第一台面更低的第三台面、第七准台面、第十一准台面和第十五准台面，去掉剩余的光刻胶，获得第二半成品；