[发明专利]一种微纳光学器件制造方法

说明书

本申请公开了一种微纳光学器件制造方法。该方法中将分别形成有不同微纳结构的基板进行切割和拼接，然后转印得到一体的模板，并利用该一体的模板通过微纳米压印进行复制生产。这样的微纳光学器件制造方法能够简单高效地实现双结构甚至乃至多结构微纳光学器件的批量生产，而且使得对于不同的微纳结构能够采用适宜的常规工艺来制造，有利于简化制造工艺，降低成本。

技术领域

本发明总体上涉及微纳光学器件制造技术，具体地涉及集成了不同类型的微纳光学结构的微纳光学器件的制造方法。

背景技术

微纳光学是目前光电子产业的重要发展方向，在光通信、光互联、光存储、半导体器件等诸多领域，发挥了巨大作用。微纳光学元件，通常而言，是指通过光刻、电沉积或微纳米压印等手段，在材料中引入微纳光学结构从而实现新型光学功能的微纳米级别的元件。微纳光学元件例如包括DOE(衍射光学元件,Diffractive Element)、MLA(微透镜阵列，Micro Lens Array)和超表面(Metasurface)光学器件等。

在一些应用中，需要将不同的微纳光学元件集成在一起以形成具有集成功能的微纳光学器件。然而，不同的微纳光学元件的结构和尺寸特征经常具有诸多的差异，从而在加工工艺上经常也是不同的。例如，DOE的微结构表面形貌角度大致垂直(通常大于87°)，为台阶状形貌，并且微结构横向尺寸和纵向深度通常为亚微米级或几个微米的量级，用于制造DOE的模版可通过成熟的半导体光刻和刻蚀工艺在晶圆上制作；而MLA类匀光片的微结构形貌多为曲面，单个微透镜面形的横向尺寸和纵向深度一般为十几微米至几十微米，甚至上百微米，透镜面型可以通过激光直写曝光等工艺在光刻胶上曝光显影微结构，以形成用于制造MLA的模版。可以看到，单一的加工工艺不满足不同微纳光学结构的精度及尺寸范围要求，现有技术条件下中，难以在同一晶圆上同时制作两种结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳光学器件制造方法，该方法能够简单高效地实现双结构甚至乃至多结构微纳光学器件的批量生产，至少部分地克服了现有技术中的不足。

根据本发明的一个方面，提供了一种微纳光学器件制造方法，该方法包括：

将形成有第一微纳结构的第一基板按照第一预定尺寸切割，得到第一拼接用基板；

将形成有第二微纳结构的第二基板按照第二预定尺寸切割，得到第二拼接用基板，第二微纳结构不同于第一微纳结构；

将第一拼接用基板与第二拼接用基板拼接并固定在一起，得到拼接模版；

利用拼接模版转印得到形成有第一微纳结构和第二微纳结构的压印模版；以及

利用压印模版通过微纳米压印制造微纳光学器件。

优选地，第一微纳结构具有台阶状形貌，第二微纳结构具有曲面形貌。更优选地，第一微纳结构为对应于衍射光学元件结构的形貌，第二微纳结构为对应于微透镜阵列结构的形貌。

在一些实施例中，所述微纳光学器件制造方法还可以包括：

利用半导体光刻和刻蚀工艺在晶圆上形成第一微纳结构，并将该第一微纳结构转印到第一基板上，得到形成有第一微纳结构的第一基板；以及

利用灰度曝光工艺在光刻胶上形成第二微纳结构，并将该第二微纳结构转印到第二基板上，得到形成有第二微纳结构的第二基板。

优选地，第一基板与第二基板包括相同的硬质基底，并且/或者第一基板和第二基板均具有长条形形状。

优选地，在拼接模版中，第一拼接用基板上的第一微纳结构与第二拼接用基板上的第二微纳结构毗邻。

优选地，第一拼接用基板包括形成有第一微纳结构的多个第一区域，第二拼接用基板包括形成有第二微纳结构的多个第二区域，并且在拼接模版中，多个第一区域分别与多个第二区域中对应的一个毗邻。