本发明涉及微光学器件、微流体器件和半导体元件加工技术领域，更具体地说，尤其涉及一种微透镜阵列的加工方法。
背景技术：
微透镜阵列作为微光机电系统中的一种常用光学元件，近年来得到了快速的发展和广泛的应用，其在成像、传感、准直、匀光和光钎耦合等领域具有重要的地位。
由于在不同领域中，微透镜阵列的参数也不相同，进而微透镜阵列的加工方法也变得比较繁琐，那么如何降低其加工成本、简化加工过程以及提高加工效率是本领域技术人员亟待解决的问题。
为了解决上述问题，本领域技术人员通常采用热回流技术加工得到微透镜阵列，热回流技术是加热柱状的光刻胶到玻璃化温度以上，使得光刻胶处于熔融状态，在光刻胶表面张力的作用下，光刻胶会自动形成球冠状的微透镜阵列。热回流技术通常与光刻等技术相结合使用，该方法不需要昂贵的设备，对于环境的洁净程度也要求不高，并且加工过程比较简单，进而极大程度的提高了加工效率并且降低了加工成本。
但是，传统的热回流技术往往只能加工球冠状的微透镜阵列，并且当微透镜阵列中两个微透镜之间的间隙较小时，微透镜就会粘连在一起，限制了微透镜阵列填充因子的提高，且由于表面张力，微透镜阵列可能会在基底上移动，从而造成微透镜尺寸的误差。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种微透镜阵列的加工方法，该加工方法在不影响微透镜阵列成型的基础上，实现对于微透镜之间粘连和在基底上移动等现象的有效限制。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微透镜阵列的加工方法，所述加工方法包括：
提供一基底，所述基底包括相对的第一表面和第二表面；
在所述基底的第一表面涂覆一层光刻胶膜层；
对所述光刻胶膜层进行处理，形成光刻胶阵列；
在所述光刻胶阵列上涂覆一层定型膜层，所述定型膜层完全覆盖所述光刻胶阵列；
对所述基底的第二表面进行加热处理；
将所述定型膜层去除。
优选的，在上述加工方法中，所述在所述基底的第一表面涂覆一层光刻胶膜层包括：
采用自动匀胶机在所述基底的第一表面旋涂一层均匀的光刻胶膜层。
优选的，在上述加工方法中，所述光刻胶膜层为正性光刻胶，所述正性光刻胶的熔点为110℃-120℃，包括端点值。
优选的，在上述加工方法中，所述对所述光刻胶膜层进行处理，形成光刻胶阵列包括：
采用光刻工艺对所述光刻胶膜层进行光刻处理，以形成柱状的光刻胶阵列。
优选的，在上述加工方法中，所述定型膜层的材料为聚二甲基硅氧烷。
优选的，在上述加工方法中，所述在所述光刻胶阵列上涂覆一层定型膜层，所述定型膜层完全覆盖所述光刻胶阵列包括：
在所述光刻胶阵列上倾倒聚二甲基硅氧烷液体，形成聚二甲基硅氧烷膜层，且所述聚二甲基硅氧烷膜层完全覆盖所述光刻胶阵列。
优选的，在上述加工方法中，所述对所述基底的第二表面进行加热处理包括：
将所述基底的第二表面放在加热板上进行加热处理。
优选的，在上述加工方法中，所述将所述定型膜层去除包括：
当所述定型膜层的温度稳定在室温后，将固化的定型膜层去除。
优选的，在上述加工方法中，所述对所述基底的第二表面进行加热处理的温度为180℃。
通过上述描述可知，本发明提供的一种微透镜阵列的加工方法包括：提供一基底，所述基底包括相对的第一表面和第二表面；在所述基底的第一表面涂覆一层光刻胶膜层；对所述光刻胶膜层进行处理，形成光刻胶阵列；在所述光刻胶阵列上涂覆一层定型膜层，所述定型膜层完全覆盖所述光刻胶阵列；对所述基底的第二表面进行加热处理；将所述定型膜层去除。
该加工方法通过设置定型膜层，在不影响微透镜阵列成型的基础上，实现对于微透镜之间粘连和在基底上移动等现象的有效限制，该加工方法不仅可以加工形状可控且填充因子较高的球冠状微透镜阵列，还能与无掩膜光刻技术相结合，实现非球面透镜阵列的制作，例如椭球面透镜阵列、柱面微透镜阵列和倾斜的微透镜阵列等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的加工方法的流程示意图；
图2a-图2f为图1所示的加工方法流程示意图对应的工艺流程图；
图3为传统的热回流的工艺示意图；
图4为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的加工方法的工艺示意图；
图5为为传统的热回流的原理示意图；
图6为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的加工方法的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的加工方法的流程示意图，所述加工方法包括：
s101：提供一基底，所述基底包括相对的第一表面和第二表面。
s102：在所述基底的第一表面涂覆一层光刻胶膜层。
具体的，如图2a所示，采用自动匀胶机在所述基底21的第一表面旋涂一层均匀的光刻胶膜层22。
其中，所述光刻胶膜层22的厚度通过所述自动匀胶机的旋涂速度控制，且所述光刻胶膜层22的厚度在本发明实施例中并不作限定，可根据具体情况而定。
可选的，所述光刻胶膜层22为az4620正性光刻胶，所述正性光刻胶的熔点为110℃-120℃，包括端点值，例如所述正性光刻胶的熔点为115℃。
s103：对所述光刻胶膜层进行处理，形成光刻胶阵列。
具体的，如图2b所示，采用dmd(digitalmicromirrordevice)无掩膜光刻工艺对所述光刻胶膜层22进行曝光处理，以形成柱状的光刻胶阵列。
需要说明的是，在本发明实施例中包括但不限定于光刻工艺，还可以采用其它工艺对所述光刻胶膜层进行处理，以形成预设形状的光刻胶阵列。
s104：在所述光刻胶阵列上涂覆一层定型膜层，所述定型膜层完全覆盖所述光刻胶阵列。
所述定型膜层的材料包括但不限定于聚二甲基硅氧烷pdms(polydimethylsiloxane)。
具体的，如图2c所示，在所述光刻胶阵列上倾倒足够的聚二甲基硅氧烷液体，形成聚二甲基硅氧烷膜层23，且所述聚二甲基硅氧烷膜层23完全覆盖所述光刻胶阵列。
需要说明的是，在倾倒聚二甲基硅氧烷液体的前后均需要静置半小时以上，用于排出聚二甲基硅氧烷中的空气。
s105：对所述基底的第二表面进行加热处理。
具体的，如图2d所示，将设置有光刻胶阵列和聚二甲基硅氧烷膜层的基底的第二表面放在加热板24上进行加热处理，完成热回流过程，在这一步骤中，半交联的聚二甲基硅氧烷膜层23能够在一定程度上限制熔融的光刻胶的径向流动和融合，在简化加工工艺的同时还提高了加工精度。
可选的，对所述基底21的第二表面进行加热处理的温度为180℃。
s106：将所述定型膜层去除。
具体的，如图2e所示，当所述定型膜层的温度稳定在室温后，将固化的定型膜层去除，形成需要加工的微透镜阵列。
需要说明的是，如图2f所示，对于去除下来的聚二甲基硅氧烷膜层23还可以作为微透镜阵列制作的模具，提高了利用率。
通过上述描述可知，该加工方法通过设置定型膜层，在不影响微透镜阵列成型的基础上，实现对于微透镜之间粘连和在基底上移动等现象的有效限制，该加工方法不仅可以加工形状可控且填充因子较高的球冠状微透镜阵列，还能与无掩膜光刻技术相结合，实现非球面透镜阵列的制作，例如椭球面透镜阵列、柱面微透镜阵列和倾斜的微透镜阵列等。
基于本发明上述实施例提供的加工方法，下面对其原理进行说明。
如图3所示，在传统的热回流中，当熔融的光刻胶处于平衡状态时，根据杨氏方程，张力之间满足：ssa＝sls+slacosθ；其中，表示ssa固体基底-气体的表面张力，sls表示固体基底-液体熔融光刻胶的表面张力，sla表示液体熔融光刻胶-气体的表面张力，θ表示表面接触接触角。当光刻胶加热到玻璃化温度以上时，有ssa>sls，光刻胶会向四周扩展，直至达到杨氏方程所示的平衡状态，这无疑将导致回流后的微透镜尺寸难以控制。
如图4所示，在采用本发明提供的加工方法进行加工时，当达到平衡状态，即ssp＝sls+slpcosβ，ssp表示固体基底-聚二甲基硅氧烷膜层的表面张力，sls表示固体基底-液体熔融光刻胶的表面张力，slp表示液体熔融光刻胶-聚二甲基硅氧烷膜层的表面张力，β表示受限制的表面接触角。当光刻胶和聚二甲基硅氧烷膜层被加热到玻璃化温度以上时，聚二甲基硅氧烷膜层会迅速发生交联反应而固化，这时ssp和slp在这组关系中占主导地位，光刻胶阵列、基底和聚二甲基硅氧烷膜层迅速达到平衡状态，以使微透镜的尺寸在热回流过程中基本上没有发送变化，并且聚二甲基硅氧烷膜层固化以后还能够起到屏障的作用，阻值光刻胶液的进一步流动，这使得回流温度和时间对于微透镜阵列的最终成型影响也很小，进一步增加了加工工艺的稳定性。
另外，如图5所示，在传统的热回流过程中，阻碍填充因子提高的一个最主要的因素就是临近微透镜的粘连融合现象，当熔融的光刻胶处于平衡状态时，对于相邻两个微透镜之间的交界区域的每一个微元δs而言，满足平衡方程：pb+ps＝pa，其中，pb表示光刻胶微透镜内部的压力，ps表示相邻两个微透镜表面张力f在竖直方向的合力，pa表示大气压力。当光刻胶加热到玻璃化温度以上时，pb>pa，相邻两个微透镜之间的交界区域的光刻胶会逐步爬升，发生粘连现象，直至满足pb+ps＝pa，但是满足该条件后，相邻两个微透镜之间已经融合在一起了。
在采用本发明提供的加工方法进行加工时，如图6所示，对于相邻两个微透镜之间的交界区域的每一个微元δs而言，满足平衡方程：pb+ps＝pa+pp，其中，pb表示光刻胶微透镜内部的压力，ps表示相邻两个微透镜表面张力f在竖直方向的合力，pa表示大气压力，pp表示聚二甲基硅氧烷膜层的压力。当光刻胶加热到玻璃化温度以上时，聚二甲基硅氧烷膜层会迅速发生交联反应而固化，pp迅速增大，以强制微元达到平衡状态，相邻两个微透镜之间的交界区域的粘连现象得到了有效限制。
通过上述描述可知，该加工方法通过设置聚二甲基硅氧烷膜层，在不影响微透镜阵列成型的基础上，实现对于微透镜之间粘连和在基底上移动等现象的有效限制，该加工方法不仅可以加工形状可控且填充因子较高的球冠状微透镜阵列，还能与无掩膜光刻技术相结合，实现非球面透镜阵列的制作，例如椭球面透镜阵列、柱面微透镜阵列和倾斜的微透镜阵列等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。