技术特征：
1.一种基于数字微透镜器件的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：准备制作多聚焦透镜阵列的灰度图，并将灰度图写入到dmd中；步骤二：根据写入到dmd中的多聚焦透镜阵列灰度图，对硅片曝光，将多聚焦透镜阵列写入到硅片上，并且将曝光后的光刻胶显影；步骤三：将写入到硅片上的微透镜阵列烘烤定型；步骤四：采用pdms膜在硅片上倒模；步骤五：将倒模后的多聚焦透镜阵列烘烤成型。2.根据权利要求1所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，所述步骤一中：先选定固定的曝光时间与曝光强度，绘制工艺曲线；再通过绘制的工艺曲线分析图案灰度与光刻胶曝光深度的关系，根据分析结果计算设计的多聚焦透镜阵列结构上每个像素的高度，并将其转化为灰度信息，进而得到多聚焦透镜阵列的灰度图。3.根据权利要求2所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，所述绘制工艺曲线过程包括：a：控制工艺参数；所述工艺参数包括：曝光当量、曝光时间、曝光所用硅片尺寸、光刻胶种类、显影液、甩胶机器的低转数和高转数、甩胶机器分别在低转数和高转数下的运行时间、烘烤时间以及烘烤温度；b：寻找焦面；寻找焦面过程分为粗调焦、中调焦和精调焦三个环节；c：拟合工业曲线；确定焦面位置后，对不同的灰度值进行曝光，采用台阶仪测量经过曝光后的光刻胶曝光深度，并根据曝光深度拟合出工艺曲线；根据拟合的工艺曲线得出灰度值与曝光深度的关系。4.根据权利要求3所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，所述粗调焦包括：先调出一个需要曝光的图形，将其灰度值写入dmd中，采用光刻系统进行曝光，并采用紫外强度计和电感仪初步寻找光刻系统的焦面；将紫外强度计和电感仪的探头放在载物台上，旋转载物台，通过紫外强度计的数据变换结果确定电感仪的读数范围，得到载物台高度方向的位移；选取读数范围内的多个位移值作为测量位置，并将其作为第一组数据，在选取的每个测量位置处将载物台沿x或y方向移动，对硅片多次曝光，将每个测量位置的曝光图形显影后，采用电子显微镜观测曝光图形的清晰度，得到曝光图形较为清晰的测量位置范围；所述中调焦包括：在粗调焦得到的光刻图形较为清晰的测量位置范围内，选取多个测量位置作为第二组数据，在第二组数据中的每个测量位置处曝光并显影，采用电子显微镜观测曝光图形的清晰度，得到曝光图形较为清晰的测量位置范围；所述精调焦包括：以中调焦得到的曝光图形较为清晰的测量位置范围为基础，更换曝光图形，选取多个测量位置作为第三组数据，在第三组数据中的每个测量位置处曝光并显影，采用电子显微镜观测曝光图形的清晰度，得到曝光图形较为清晰的测量位置范围，在测量位置范围内选择一个测量位置作为焦面位置。5.根据权利要求2所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，根据设计的多聚焦透镜阵列结构，结合灰度值与光刻胶的曝光深度，通过软件模拟得出的灰度图，并将其写入到dmd中，得到灰度编码数字掩膜。6.根据权利要求2所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，设计的多聚焦透镜阵列结构包括5个弦长不同、矢高相同的球体，5个球体呈梅花形排布。
7.根据权利要求1所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，所述步骤二中，对多聚焦透镜阵列同时曝光，或者在单个微透镜曝光完成后，依次对其余微透镜曝光，直至所有微透镜曝光完成。8.根据权利要求7所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，在对多聚焦透镜阵列同时曝光过程中，根据写入到dmd中的灰度图，一次性控制dmd中对应位置微透镜的旋转角度，对所有微透镜一次性曝光；或者多次控制dmd中对应位置微透镜的旋转角度，多次对光刻胶曝光，每曝光一次，光刻胶下降一定的深度，从而在光刻胶中形成多聚焦透镜阵列的轮廓。9.根据权利要求7所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，在依次对微透镜曝光过程中，在其中一个微透镜一次性曝光完成后，微移载物台，依次对其余微透镜一次性曝光，直至所有微透镜曝光完成；或者在其中一个微透镜多次曝光完成后，微移载物台，依次对其余微透镜多次曝光，直至所有微透镜曝光完成。10.根据权利要求1～9任一项所述的多聚焦透镜阵列制作方法，其特征在于，还包括步骤六：对制作的多聚焦透镜阵列进行光学分析，判断其是否合格；其中，先采用台阶仪扫描制作的多聚焦透镜阵列轮廓，判断其轮廓是否合格，再采用制作的多聚焦透镜阵列搭建光学检测系统，检测多聚焦透镜阵列的成像效果。
技术总结
本发明公开了一种基于数字微透镜器件的多聚焦透镜阵列制作方法，涉及光刻技术领域；制作过程包括以下步骤，步骤一：准备制作多聚焦透镜阵列的灰度图，并将灰度图写入到DMD中；步骤二：根据写入到DMD中的多聚焦透镜阵列灰度图，对硅片曝光，将多聚焦透镜阵列写入到硅片上，并且将曝光后的光刻胶显影；步骤三：将写入到硅片上的微透镜阵列烘烤定型；步骤四：采用PDMS膜在硅片上倒模；步骤五：将倒模后的多聚焦透镜阵列烘烤成型；步骤六：对制作的多聚焦透镜阵列进行光学分析，判断其是否合格。本发明的多聚焦透镜阵列制作方法的制作工艺简单、效率高、成本低，采用数字编码灰度掩膜，避免了掩膜的对准误差，提高了多聚焦透镜阵列的制作质量。制作质量。制作质量。
技术研发人员：胡常安 欧阳红梅 吕菲
受保护的技术使用者：中国测试技术研究院机械研究所
技术研发日：2022.06.01
技术公布日：2022/7/29