[发明专利]光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法及系统

说明书

本发明公开了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法及系统。所述方法包括：在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对其进行支撑；以及，使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。本发明还提供了一种制备硅微透镜产品的系统。本发明的光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法引入了变温与重力机制，由于重力的影响，光刻胶热熔后可以更容易成球型，所制备的硅微透镜产品的胶球球面与标准球面相比，偏差小于50nm，更接近标准球面。

技术领域

本发明涉及一种硅微透镜的制备方法，更具体涉及一种利用光刻胶热熔法制备硅微透镜芯片等产品的方法及采用的相应系统，有助于提升光刻胶热熔后胶球球面性能，属于微光学及半导体制造技术领域。

背景技术

近年来，随着人工智能、大数据、物联网、5G等新技术的崛起，下游的光通信产业展现出蓬勃发展的态势。而且，随着微纳制造技术的发展，现代光学器件正朝着质量更轻，体积更小的方向发展。微透镜及其阵列，作为具有代表性的微光学器件，在光通信系统、微光机电系统等领域发挥着重要的作用。所谓微透镜(microlenses)，是指通光孔径及浮雕深度为微米级的光学透镜，由这些小透镜排成的阵列称之为微透镜阵列。其中，硅微透镜芯片作为光模块中的重要部件，需求也在逐年增长，而且硅微透镜芯片的性能直接关乎光模块传输光信号的效率。

目前用于制作微透镜的方法包括光刻胶热熔法、光敏玻璃热成型法、离子交换法、光电反应刻蚀法、聚焦离子束刻蚀与沉积法等。其中，在硅微透镜芯片制备过程中，光刻胶热熔法制备硅微透镜芯片是目前主流、最常用的的生产工艺。利用光刻胶热熔法制作微透镜的原理是：在基片上涂覆一定厚度的光刻胶，在圆形掩膜的遮挡下进行紫外曝光，显影后即可得到圆柱形光刻胶结构，将光刻胶加热至熔融状态，其表面张力使得圆柱形结构常规转变成光滑的球冠状结构；接着，可以通过刻蚀工艺或倒模工艺将光刻胶材料的微透镜予以转移或复制至硅或玻璃材料构成的片材上，由此最终形成硅或玻璃材料的微透镜产品。

目前常规光刻胶热熔法制备硅微透镜芯片的方法主要包括：

首先，通过匀胶、光刻、显影一系列关键工艺，完成光刻胶胶柱的制备，如图1所示。

其次，将加热盘升温至120℃，然后将上一步制备的样品放置于加热盘上面。在此温度下，光刻胶熔化变为液态，胶体在表面张力作用下形成球型，光刻胶里面的溶剂会在短时间内挥发完毕，从而固化成为球型，如图2所示。

但是以该常规光刻胶热熔法所制备的硅微透镜芯片主要存在以下的缺陷：胶球球面与标准球面相比有较大偏差，且球面有较大的凹凸起伏。

因此，如何提升热熔光刻胶胶球球面性能便成了制备工艺当中较为重要的环节，也是业界研究人员长期以来一直努力的方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，从而克服了现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的系统。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，其包括：

在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；

将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对所述光刻胶胶柱结构进行支撑；以及，

使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。