[发明专利]一种平滑微透镜结构表面的制备方法

说明书

本发明提供了一种平滑微透镜结构表面的制备方法，应用于平滑微透镜结构表面的制备系统，所述制备系统包括：曝光光源，沿曝光光线照射方向顺次设置有匀光准直元件、DMD芯片、投影物镜以及三维精密平台，还包括机械振动辅助机构，用于驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动；其中，所述制备方法包括：开启曝光光源，产生曝光光线，匀光准直元件用于将曝光光线处理为均匀光束，投影物镜将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；开启机械振动辅助机构，驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动，以模糊DMD像素间隙，消除曝光图形的像素量化误差；使用显影液对微透镜结构图形进行显影。

技术领域

本发明涉及数字光刻加工领域，特别涉及一种平滑微透镜结构表面的制备方法。

背景技术

随着光电子器件小型化需求的不断增长，微透镜结构已成为一种重要的微型光学器件，具有表面光洁度高、光学性能优越等特点，被广泛应用于紧凑成像、传感、光通信、电荷耦合器件(CCD)、三维显示等领域。近年来，各种微透镜结构制造方法已经快速发展起来，包括光刻胶热回流、微滴喷射、激光直写、热压印等方法。尽管这些方法取得了巨大的进步，但仍然存在一些局限性，如时间消耗长、工艺复杂性高、制造灵活性差以及一致性控制困难等问题。

与上述方法相比，基于数字微镜器件(DMD)数字光刻技术具有加工效率高、成本低以及灵活性好等优势，近年来受到各国学者的广泛关注，被认为是继单点激光直写技术之后的一种新型数字光刻技术。然而，根据DMD离散化像素特征可知，当DMD显示数字掩模图形时，其实是DMD按照像素尺寸对掩模进行采样量化的一个过程，这样就会引入非整数像素误差，即DMD像素量化误差。为解决这一问题，国内外一些学者进行了相关的研究工作，如韩国釜山大学YM Ha等将高倍物镜用于增强光刻分辨率，以此来减小像素量化误差的影响，但是成像视场严重减小，对成型效率影响较大。南昌航空大学高益庆等通过设计掩模的特征尺寸为DMD像素的整数倍来降低DMD像素误差，但该方法受限于微结构切片层的设计和处理，在加工灵活性上不是很好。韩国首尔庆和大学K Kim等提出一种子图错位叠加曝光方式，该技术是将原始图像数据的每一帧生成多个子帧数据，然后将每一子帧的投影图像相对前面帧的图像在XY方向分别偏移半个像素大小，进而完成叠加曝光，利用该技术实现了在微流体加工中DMD数字光刻分辨率的显著增强。国内东北师范大学刘华等又将该技术应用于DMD扫描光刻系统中，实现了大面积二维微结构的边缘高度平滑增强。可以看出，国内外学者主要通过对DMD数字光刻分辨率的增强来优化像素量化误差，但这些研究方法无法从根本上消除。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种平滑微透镜结构表面的制备方法，以解决现有技术中的技术问题。

基于上述目的，本发明提供了一种平滑微透镜结构表面的制备方法，应用于平滑微透镜结构表面的制备系统，所述制备系统包括：曝光光源，用于提供曝光光线，沿所述曝光光线照射方向顺次设置有匀光准直元件、DMD芯片、投影物镜以及三维精密平台，其中，所述匀光准直元件用于将曝光光线处理为均匀光束；所述DMD芯片用于将所述均匀光束反射至投影物镜；所述投影物镜用于将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；其中，还包括连接至所述投影物镜的机械振动辅助机构，所述机械振动辅助机构驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动；

其中，所述制备方法包括：

开启曝光光源，产生曝光光线，匀光准直元件用于将曝光光线处理为均匀光束，投影物镜将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；

开启机械振动辅助机构，驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动，以模糊DMD像素间隙，消除曝光图形的像素量化误差；

使用显影液对微透镜结构图形进行显影。