专利名称：一种制作微透镜阵列的方法
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OnChip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OnChip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OnChip器件上，因为OnChip就是和 芯片捆绑在一起，也就是和最大的市场捆绑在一起。OnChip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Si02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，Si02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，所述对该光刻胶层进行曝光显影，具体工艺条件为选 取az p4620光刻胶，光刻胶匀胶速度为2000rpm,前烘温度/时间为100°C/60 秒，曝光光源选用紫外光，后烘温度/时间为12(TC/60秒，其中温度为热板
温度o
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23(TC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。
图1是本发明提供的制作微透镜阵列的方法流程图2是本发明提供的制作微透镜阵列的具体工艺流程图。
具体实施例方式
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； 步骤103: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；
步骤104: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；
步骤105: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。
基于图l所示的制作微透镜阵列的方法流程图，以下结合具体的实施 例来详细介绍本发明制作微透镜阵列的方法。
如图2所示，图2是本发明提供的制作微透镜阵列的具体工艺流程图，
本实施例是以玻璃片做透明衬底的，具体工艺步骤如下
5如图2a所示，在玻璃片上匀光刻胶；
如图2b所示，曝光、显影后形成方形光刻胶方块；
在本步骤中，是选取az p4620光刻胶，光刻胶匀胶速度为2000rpm, 前烘温度/时间为100°C/60秒,曝光光源选用紫外光，后烘温度/时间为 120'C/60秒，其中温度为热板温度。
如图2c所示，熔融光刻胶并迅速冷却至室温，形成具微透镜形状的 掩膜；
在本步骤中，是在23(TC烘44小时，然后移到冷板上10分钟。 如图2d所示，离子注入，由于光学玻璃片上微透镜掩膜厚度不同， 相同能量的参杂离子注入光学玻璃上形成一个透镜形状的参杂区域。这就 形成了具有不同折射率的两层材料，同时具有透镜形状。
在本步骤中，注入杂质选取氢元素，注入能量为200kev (具体注入杂 质和能量选择可以根据具体的注入深度和折射率要求来选择)。
如图2e所示，干法去胶形成具有不同折射率的两种材料并且具有微 透镜的阵列结构。
最后如图2f所示，是制作的微透镜阵列汇聚光线的示意图。 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 己，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种制作微透镜阵列的方法，其特征在于，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。
2、 根据权利要求1所述的制作微透镜阵列的方法，其特征在于，所 述透明衬底为玻璃。
3、 根据权利要求1所述的制作微透镜阵列的方法，其特征在于，所 述对该光刻胶层进行曝光显影，具体工艺条件为选取azp4620光刻胶，光刻胶匀胶速度为2000rpm，前烘温度/时间为 10(TC/60秒，曝光光源选用紫外光，后烘温度/时间为12(TC/60秒，其中 温度为热板温度。
4、 根据权利要求1所述的制作微透镜阵列的方法，其特征在于，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。C烘44小时，然后移到冷板上10分钟，冷却至室温。
5、 根据权利要求1所述的制作微透镜阵列的方法，其特征在于，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。
6、 根据权利要求1所述的制作微透镜阵列的方法，其特征在于，所 述去除透明衬底上的光刻胶掩膜采用干法去胶方式。
全文摘要
本发明公开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。利用本发明，可以制作多层透镜阵列，并能够与传统的集成电路离子注入光刻工艺相集成，适合大规模生产。
文档编号G03F7/16GK101676798SQ20081022233
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者董立军 申请人:中国科学院微电子研究所