[发明专利]一种利用PDMS制作微凸透镜的方法

权利要求书

1.一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤（1）：清洗并烘干硅片，即先采用RCA清洗工艺清洁硅片，清洗完成后将硅片放在高温加热板上彻底烘干硅片表面的水分；

步骤（2）：涂胶，即采用旋转涂胶法在硅片顶面涂布上一层厚度均匀的SU-8负性光刻胶；

步骤（3）：光刻前烘烤，即将硅片置于烘箱内，使硅片底面与烘箱加热板充分接触，设置烘箱温度为60℃-70℃加热1-7分钟，加热结束后再将烘箱温度升温至92℃-98℃加热4-30分钟，加热结束后将硅片取出静置冷却至常温，然后用金属探针触碰SU-8负性光刻胶表面，若SU-8负性光刻胶表面没有粘性则进行下一步骤，若SU-8负性光刻胶表面有粘性则重复上述加热步骤直至SU-8负性光刻胶表面没有粘性为止；

步骤（4）：光刻，即在SU-8负性光刻胶体顶面覆盖上一层光刻掩膜版，接着将硅片放在光刻机托盘中心，然后采用接触式光刻技术对SU-8负性光刻胶进行紫外曝光；

步骤（5）：光刻后烘烤，即将硅片置于烘箱内，使硅片底面与烘箱加热板充分接触，设置烘箱温度为60℃-70℃加热1-7分钟，加热结束后再将烘箱温度升温至92℃-98℃加热6-12分钟，加热结束后取出硅片静置冷却至常温，冷却后的SU-8负性光刻胶形成光刻胶模板，光刻胶模板顶面为微凹透镜曲面；

步骤（6）：制作微凸透镜，即把PDMS材料与固化剂按10:1的重量比混合搅拌后放入真空箱内排除PDMS内部气泡，再将PDMS倾倒在光刻胶模板顶面

上，然后将硅片放入真空烘箱内，设置烘箱温度为45℃-55℃加热烘烤24小时，烘烤结束后取出硅片冷却至常温，然后将PDMS与光刻胶模板剥离即制作完成PDMS微凸透镜。

2.根据权利要求1所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于所述RCA清洗工艺包括以下步骤：

步骤（1）：将浓度为98%的H₂S0₄和浓度为30%的H₂0₂按4:1比例配制成SPM溶液，用120℃-150℃的SPM溶液清洗硅片表面；

步骤（2）：用20℃-25℃的稀HF溶液去除硅片表面的金属和氧化层，所述稀HF溶液由HF溶液和水按1:200的比例配制而成；

步骤（3）：将氨水、双氧水、清水按1:1:5的比例配制成SC-1溶液，用80℃的SC-1溶液清洗硅片10分钟；

步骤（4）：将盐酸、双氧水、清水按1:1:5的比例配制成SC-2溶液，用70℃的SC-2溶液清洗硅片10分钟。

3.根据权利要求1所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于：所述旋转涂胶法是指通过旋涂机将SU-8负性光刻胶均匀涂布在硅片顶面，同时防止光刻胶出现气泡，旋涂结束后利用SU-8负性光刻胶的自平整效应静置40-50分钟即可去除旋涂产生的波纹。

4.根据权利要求2所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于：配制所述SC-1溶液时加入表面活性剂四甲基氢氧化铵溶液和鳌合剂乙二胺四乙酸溶液，所述四甲基氢氧化铵溶液浓度为2.38%且使用量为清水量的0.2%，每升所述SC-1溶液加入乙二胺四乙酸溶液100毫克。

5.根据权利要求1所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于：所述步骤（6）中，将PDMS倾倒在光刻胶模板前，先将全氟四氢辛基硅烷F13-TCS气化并冷却后均匀附着在光刻胶模板顶面形成抗粘层。

6.根据权利要求1所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于：涂胶厚度为70-180微米。

7.根据权利要求3所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于：涂胶时，旋涂机转速为1000-6000rpm。

8.根据权利要求1所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于：紫外曝光时，曝光剂使用量为150-360mJ/cm²。

9.根据权利要求1所述的一种利用PDMS制作微凸透镜的方法，其特征在于还包括步骤（7）：检测微凸透镜焦距，即把被测PDMS微凸透镜放在精密位移台上，固体半导体激光器射出的激光经扩束准直系统照射到精密位移台的微凸透镜上，通过前后移动微凸透镜，使激光聚焦光斑成像到精密位移台的CCD相机上，CCD相机将成像的光信号转换成数字信号传输给计算机显示系统即可直接显示微凸透镜的实际焦距值，通过比较实际焦距值与理论焦距值即可知道PDMS微凸透镜是否合格。