本發(fā)明屬于光電子器件、半導(dǎo)體工藝，具體涉及一種高階透鏡的制作方法及高階透鏡。

背景技術(shù)：

1、隨著摩爾定律的發(fā)展，各類半導(dǎo)體和光學(xué)器件，各大半導(dǎo)體廠商對元器件的集成度要求越來越高，高階集成化透鏡替代多透鏡組的趨勢已勢不可擋。當(dāng)前市場上，主流的高階透鏡的加工方法為機(jī)械加工、灰度曝光和激光直寫等高成本、難度高且無法批量的加工方法，導(dǎo)致高階透鏡的成本一直居高不下。

2、灰度曝光法的技術(shù)不成熟，加工周期長，工藝難度高，無法批量制作高階透鏡。機(jī)械加工法常用于納米壓印模板制作，加工周期預(yù)計1年以上，成本百萬級，成本較高。

3、因而上述方法均無法進(jìn)行高階透鏡的批量制作，且制作成本較高，并且對設(shè)備的精度和穩(wěn)定性都有著極高的要求。能夠符合要求的設(shè)備往往是千萬級設(shè)備，普通廠家難以維持。

4、其次，眾所周知，對于回流制作透鏡來說，低角度(＜10°)一直是一種困難的問題，而對于極限角度(＜3°)，目前市場上尚無可以批量制作極低透鏡(角度＜3°)的合適方法。

5、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高階透鏡的制作方法及高階透鏡，其能夠利用正性光刻膠回流過程中的收縮力，直接形成高階凹透鏡。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一具體實施例提供了一種高階透鏡的制作方法，包括：

3、提供晶圓；

4、在所述晶圓的第一表面進(jìn)行正性光刻膠的勻膠；

5、采用第一掩膜對所述晶圓第一表面的正性光刻膠進(jìn)行第一次曝光處理，形成第一曝光區(qū)域；

6、采用第二掩膜對所述晶圓第一表面的正性光刻膠進(jìn)行第二次曝光處理，形成第二曝光區(qū)域，所述第二曝光區(qū)域與所述第一曝光區(qū)域部分重疊；

7、熱回流處理，利用正性光刻膠在曝光后分子間的分子鏈解鏈，使曝光區(qū)域與非曝光區(qū)域的正性光刻膠分子間結(jié)合力產(chǎn)生差異，通過熱回流，引導(dǎo)曝光區(qū)域的分子向非曝光區(qū)域收縮，形成高階凹膠球透鏡；

8、通過刻蝕技術(shù)，將所述高階凹膠球透鏡轉(zhuǎn)移至所述晶圓上，形成高階凹透鏡。

9、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，在所述晶圓的第一表面進(jìn)行正性光刻膠的勻膠步驟之前，還包括：

10、對晶圓進(jìn)行預(yù)處理的步驟。

11、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，對晶圓進(jìn)行預(yù)處理，包括：

12、清洗并烘干所述晶圓；

13、將所述晶圓放置于烘箱中進(jìn)行六甲基二硅氮甲烷涂覆；

14、涂覆時間為10min-14min，烘箱溫度為110℃-130℃。

15、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，根據(jù)高階凹透鏡的實際要求的尺寸，加工出相應(yīng)的光學(xué)掩模，所述光學(xué)掩膜至少包括第一掩膜和第二掩膜。

16、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第一次曝光處理的條件為：

17、曝光劑量范圍：10mj-40mj；

18、曝光區(qū)域的邊長或直徑范圍：20μm-500μm；

19、曝光深度范圍：0.3μm-20μm；和/或，

20、所述第二次曝光處理的條件為：

21、曝光劑量范圍：10mj-40mj；

22、曝光區(qū)域的邊長或直徑范圍：20μm-500μm；

23、曝光深度范圍：0.3μm-20μm。

24、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第二曝光區(qū)域的寬度小于所述第一曝光區(qū)域的寬度；和/或，

25、所述第二曝光區(qū)域的深度大于所述第一曝光區(qū)域的深度。

26、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，熱回流處理的步驟之前，還可以根據(jù)高階凹透鏡的階層需要，繼續(xù)對所述晶圓第一表面的正性光刻膠進(jìn)行對應(yīng)階層次數(shù)的曝光處理。

27、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述正性光刻膠的勻膠厚度大于或等于所有曝光區(qū)域的深度。

28、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，以所述高階凹透鏡為硬模板，在對應(yīng)晶圓表面涂覆壓印膠，并通過納米壓印技術(shù)進(jìn)行高階凸透鏡的制作，并通過刻蝕技術(shù)進(jìn)行圖形在晶圓上的轉(zhuǎn)移。

29、本發(fā)明一具體實施例提供了一種采用上述的高階透鏡的制作方法所制作的高階透鏡。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高階透鏡的制作方法及高階透鏡，利用正性光刻膠回流過程中的收縮力，通過多次曝光的方式，無需顯影直接形成高階凹透鏡，可被廣泛用于各類微納加工、集成電路和光器件領(lǐng)域。

31、本發(fā)明的高階透鏡的制作方法及高階透鏡，可以通過控制曝光劑量、曝光深度以及正性光刻膠的性能選擇，在無高膨脹正性光刻膠的條件下，形成極低凹透鏡(角度＜3°)，且可以通過納米壓印技術(shù)和刻蝕技術(shù)進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移，制作極低凸透鏡(角度＜3°)。

技術(shù)特征：

1.一種高階透鏡的制作方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，在所述晶圓的第一表面進(jìn)行正性光刻膠的勻膠步驟之前，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，對晶圓進(jìn)行預(yù)處理，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，根據(jù)高階凹透鏡的實際要求的尺寸，加工出相應(yīng)的光學(xué)掩模，所述光學(xué)掩膜至少包括第一掩膜和第二掩膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，所述第一次曝光處理的條件為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，所述第二曝光區(qū)域的寬度小于所述第一曝光區(qū)域的寬度；和/或，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，熱回流處理的步驟之前，還可以根據(jù)高階凹透鏡的階層需要，繼續(xù)對所述晶圓第一表面的正性光刻膠進(jìn)行對應(yīng)階層次數(shù)的曝光處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，所述正性光刻膠的勻膠厚度大于或等于所有曝光區(qū)域的深度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階透鏡的制作方法，其特征在于，以所述高階凹透鏡為硬模板，在對應(yīng)晶圓表面涂覆壓印膠，并通過納米壓印技術(shù)進(jìn)行高階凸透鏡的制作，并通過刻蝕技術(shù)進(jìn)行圖形在晶圓上的轉(zhuǎn)移。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項所述的高階透鏡的制作方法所制作的高階透鏡。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高階透鏡的制作方法及高階透鏡，利用常用的紫外光刻設(shè)備，根據(jù)正性光刻膠在曝光后分子間的分子鏈解鏈，使曝光區(qū)域與非曝光區(qū)域的正性光刻膠分子間結(jié)合力產(chǎn)生差異的性能，對正性光刻膠進(jìn)行多次不同深度尺寸的曝光處理，后利用正性光刻膠曝光區(qū)域回流過程中的收縮力，直接形成高階凹透鏡，并通過控制曝光劑量、曝光深度以及對正性光刻膠的性能選擇，在無高膨脹正性光刻膠的條件下，形成極低凹透鏡(角度＜3°)，以此批量制作高階極低凹透鏡，并可以通過納米壓印技術(shù)和刻蝕技術(shù)進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移，批量制作高階極低凸透鏡(角度＜3°)。本申請的技術(shù)方案可被廣泛用于各類微納加工、集成電路和光器件領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：劉林韜,盧建婭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州蘇納光電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23