[发明专利]一种制作微透镜阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微透镜阵列制作技术领域，尤其涉及一种通过离子注入以及光刻的方式制作微透镜阵列的方法。

背景技术

自从微机电系统(MEMS)的概念提出开始，微透镜阵列一直都是光微机械研究的一个重要课题。微透镜阵列在许多领域都有广泛的应用，例如：光互连技术、固体发光技术、微显示、光通讯等。

微透镜从应用角度可以分为两类：On Chip型和非On Chip型。所谓On Chip型，就是微透镜阵列是和芯片上其他功能模块制作在一起，更简单的说On Chip型微透镜只是整个芯片制作的一个工序。非On Chip型顾名思义就是微透镜是单独制作的、分立的，可以作为一个单独的元件使用到不同的系统上。非On Chip型的微透镜阵列在市场上已经有一些商品化的产品，其主要制作手段是通过：灰度光刻+刻蚀的方法。

目前，微透镜最大的市场是在On Chip器件上，因为On Chip就是和芯片捆绑在一起，也就是和最大的市场捆绑在一起。On Chip对微透镜阵列的作要求更高，需要有精细的对准，严格的加工温度，易于封装等。由于微细加工手段的不断丰富，现有的微透镜的制作方法也很多，例如：1.熔融法，通过融化SiO2或者Polymer等材料获得微透镜，这类方法的最大缺点是表面曲率很难控制，SiO2的熔点太高，Polymer的可靠性不好；2.倒模法，融化材料填入事先做好的模具内，无法在On Chip上应用；3.压印法，不适合作小尺寸的透镜，成品率不高。

上述方法在制作多层的三维微透镜矩阵中都存在无法克服的困难。本发明提出了用离子注入技术结合光刻胶的熔融相结合制作微透镜阵列。这种发法基本不需任何高温过程就可以制作多层的微透镜矩阵。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制作微透镜阵列的方法，以解决on-chip型单层或多层微透镜阵列的制作问题，为on-chip型单层或多层微透镜阵列的实用化提供一个实用的解决方案。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制作微透镜阵列的方法，该方法包括：

在透明衬底上匀一层光刻胶；

对该该光刻胶层进行曝光显影，形成方形的光刻胶块；

熔融该方形光刻胶块并迅速冷却至室温，形成具有微透镜形状的光刻胶掩膜；

从透明衬底具有微透镜形状光刻胶掩膜的一面进行离子注入，在透明衬底中形成具有不同折射率的两层材料，其中一层材料具有微透镜形状；

去除透明衬底上的光刻胶掩膜，形成具有不同折射率两种材料并且具有微透镜的阵列结构。

上述方案中，所述透明衬底为玻璃。

上述方案中，所述在透明衬底上匀一层光刻胶的步骤中，选取az p4620光刻胶，光刻胶匀胶速度为2000rpm。

上述方案中，所述对该光刻胶层进行曝光显影的步骤中，前烘温度/时间为100℃/60秒，曝光光源选用紫外光，后烘温度/时间为120℃/60秒，其中温度为热板温度。

上述方案中，所述熔融该方形光刻胶块并迅速冷却至室温，具体工艺条件为：在230℃烘44小时，然后移到冷板上10分钟，冷却至室温。

上述方案中，所述从透明衬底具有微透镜形状光刻胶掩膜的一面进行离子注入，具体工艺条件为：注入杂质选取氢元素，注入能量为200kev。

上述方案中，所述去除透明衬底上的光刻胶掩膜采用干法去胶方式。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种制作微透镜阵列的方法，可以制作多层透镜阵列；

2、本发明提供的这种制作微透镜阵列的方法，能够与传统的集成电路离子注入光刻工艺相集成，因而更能适合大规模生产。

附图说明

图1是本发明提供的制作微透镜阵列的方法流程图；

图2是本发明提供的制作微透镜阵列的具体工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的这种制作微透镜阵列的方法，是基于透光材料通过离子注入参杂进一定剂量的杂质，可以改变透光材料的折射率的原理，从而实现对光线的汇聚。

如图1所示，图1是本发明提供的制作微透镜阵列的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101：在透明衬底上匀一层光刻胶；

步骤102：对该该光刻胶层进行曝光显影，形成方形的光刻胶块；