双层微透镜阵列光学元件制造技术

本发明专利技术是有关一种双层微透镜阵列光学元件，其主要是于一基板的一面具有阵列排列的多个针孔结构，且该基板的两面分别具有一光学微透镜阵列，这些微透镜光学阵列均包含多个对应该多个针孔结构位置的非球面微透镜，本发明专利技术双层微透镜阵列光学元件使用时，主要是将经由DMD芯片折射的UV光，由晶基板一面的光学微透镜阵列的多个非球面微透镜分别聚焦在各个针孔结构的位置，并形成一个小光点，而光点会在通过针孔结构之后开始发散，接着再由基板另一面的光学微透镜阵列的多个非球面微透镜重新将光束在聚焦面上获得一个逼近物理绕射极限的极小圆形光点极小的光点。形成的光点阵列可应用于扫描式的无光罩与直写式的曝光微影制程。

【技术实现步骤摘要】
双层微透镜阵列光学元件
本专利技术是有关一种无光罩式微影技术使用的光学元件，尤指一种可直接取代或减少光学成像镜组的使用，提高无光罩式微影技术解析能力及减少曝光能量损失的双层微透镜阵列光学元件。
技术介绍
以DMD(DigitalMirrorDevice，DMD，数字微反射镜阵列装置)为核心的无光罩微影技术可以分成二大类：(1)影像成像(ImageForming)与(2)光点阵列扫描(LightPointArrayScanning)。其中，光点阵列扫描(LightPointArrayScanning)的无光罩微影技术，主要是UV光源经过DMD将影像投影至第一成像镜组，利用第一成像镜组将光源与DMD形成的数字光学影像投射至微透镜阵列空间滤波器，接着再利用第二成像镜组将经过微透镜阵列空间滤波器的数字光学影像，重新成像于旋涂有光阻层(PRlayer)的基材表面，以进行PR的UV曝光。然而，当第二成像镜组将经过微透镜阵列空间滤波器的数字光学影像，重新成像于旋涂有光阻层(PRlayer)的基材表面过程中，会发散掉一些UV光的能量，且第二成像镜组的质量会影响成像品质，甚至导致成像时出现扭曲变形的状况。本案专利技术人鉴于上述光点阵列扫描(LightPointArrayScanning)的无光罩微影技术所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成本件双层微透镜阵列光学元件。
技术实现思路
为解决前述现有技术的问题，本专利技术的一目的是在于提供一种可以有效提高光能量使用率的双层微透镜阵列光学元件。为解决前述现有技术的问题，本专利技术的一目的是在于提供一种可以有效提高无光罩式微影机台解析能力的双层微透镜阵列光学元件。为达成上述的目的，本专利技术双层微透镜阵列光学元件主要包括一基板，该基板一侧表面具有阵列排列的多个针孔结构；一第一光学微透镜阵列，该第一光学微透镜阵列是设于该基板的一面，该第一光学微透镜阵列包括多个分别对应多个针孔位置的第一非球面微透镜；一第二光学微透镜阵列，该第二光学微透镜阵列是设于该基板相对第一光学微透镜阵列的另一面，该第二光学微透镜阵列包括多个分别对应该多个针孔位置的第二非球面微透镜。其中，该基板为玻璃或石英材质，且该基板一侧表面具有以蒸镀机镀上的一阻挡层，该多个针孔结构是阵列排列于该阻挡层上。且该基板与该阻挡层之间具有一黏着层，该黏着层是以一蒸镀机蒸镀于该基板的表面。该阻挡层及该黏着层上具有阵列排列的针孔结构。其中，该阻挡层及该黏着层均为不透光层。其中，该第一光学微透镜阵列是设于该基板具有阵列排列的该多个针孔结构的一面。其中，该第二光学微透镜阵列是设于该基板具有阵列排列的该多个针孔结构的一面。其中，该第一光学微透镜阵列包括多个分别对应该多个针孔结构的第一非球面微透镜。其中，该第二光学微透镜阵列包括多个分别对应该多个针孔结构的第二非球面微透镜。上述的第一光学微透镜阵列是设于该基板具有黏着层及阻挡层的一面，或该第二光学微透镜阵列是设于该基板具有黏着层及阻挡层的一面。附图说明图1为本专利技术双层微透镜阵列光学元件的立体外观示意图；图2为本专利技术双层微透镜阵列光学元件的立体分解示意图；图3为本专利技术双层微透镜阵列光学元件的使用状态示意图；图4为本专利技术双层微透镜阵列光学元件使用状态的光路示意图。符号说明1双层微透镜阵列光学元件11基板111针孔结构112黏着层113阻挡层12第一光学微透镜阵列121第一非球面微透镜13第二光学微透镜阵列131第二非球面微透镜2UV光源3反射镜4DMD芯片具体实施方式以下将描述具体的实施例以说明本创作的实施态样，但其并非用以限制本专利技术所欲保护的范畴。请参阅图1～2，本专利技术双层微透镜阵列光学元件1是在透明的基板上制作一组类似于空间滤波器的针孔阵列结构的光学元件，并在其元件的正反两面都结合微透镜阵列，达到结构为“微透镜-滤波器-微透镜”的光学元件，其主要包括一基板11、一第一光学微透镜阵列12及一第二光学微透镜阵列13，该基板11一侧表面具有阵列排列的多个针孔结构111，该第一光学微透镜阵列12是设于该基板11一面，该第一光学微透镜阵列12包括多个分别对应该多个针孔结构111的位置的第一非球面微透镜121，该第二光学微透镜阵列13是设于该基板11相对第一光学微透镜阵列12的另一面，该第二光学微透镜阵列13包括多个分别对应该多个针孔结构111的位置的第二非球面微透镜131。本专利技术双层微透镜阵列光学元件1主要是在直径2寸、厚度260μm的玻璃基板11上先制作阵列排列的多个针孔结构111，再制作第一光学微透镜阵列12及第二光学微透镜阵列13，其流程如下：a.在基板11上先以蒸镀机镀上10nm铬作为其他金属与玻璃的黏着层112，及较厚的50nm金作为UV光的阻挡层113。b.接着以标准的黄光微影制程制作阵列排列的多个针孔结构111；c.在金属层上旋涂一层1.4μm厚度的正光阻(AZ1800)，再由7μm大小与110μm周期的孔洞阵列的玻璃光罩覆盖曝光，完成曝后烤与显影的程序后，在光阻上形成相同大小的以阵列排列的针孔结构111，然后经过金或铬金属的蚀刻即完成针孔阵列在黏着层112及阻挡层113上的转移。d.在基材11的另一面旋涂一层厚度为25μm的SU-8结构型负光阻(SU-83025)，经软烤曝光硬烤后，确保SU-8光阻在石英玻璃上稳固。e.最后，以高分子PC材料用OCA胶带黏于阵列排列的针孔结构111那一面。完成试片的准备后以准分子雷射双轴拖拉加工技术来制作出第一光学微透镜阵列12及第二光学微透镜阵列13；第一光学微透镜阵列12的每一个第一非球面微透镜，及第二光学微透镜阵列13的每一个第二非球面微透镜的直径跟周期皆为110μm。其中，准分子雷射双轴拖拉技术在制造第一光学微透镜阵列12及第二光学微透镜阵列13的流程，主要由雷射通过光罩图案持续延着两互相垂直轴向射出激光束，每发周期32ns，当雷射通量为100mJ/cm2时，加工深度为0.065μm，雷射重复频率为5Hz，每发雷射间隔距离2μm，基板移动速度10μm/s。加工过程中为了可以准确地将微透镜阵列与针孔阵列的光轴对应上，因此加入了CCD相机来协助对准。由CCD可直接观察到针孔阵列是否有在加工轴上以及是否在中央位置。完成后由光学显微镜10X倍物镜底下观测及X.Y轴上每一个光点的强度及对位。并在光学显微镜20X倍物镜观察其强度及加工精度。最终利用光学显微镜来做LED及MLSFA最后聚焦平面上所呈现的光点大小，调整LED强度及物镜，找到对焦平面约为210μm处，在20倍物镜下4x3的阵列光点峰值约为1.95W/cm2，在聚焦平面上通过透镜的单一光点能量分布示意图如图(4)(b).图(4)(c)在X-X^".Y-Y^"轴剖面，当能量等级为1/e2时，光点大小约为10.24μm跟14.1μm，而当能量等级为FWHM时，光点大小约为7.05μm跟8.5μm。请参阅图3～4，为本专利技术双层微透镜阵列光学元件1的使用状态，主要是将光源2发射的UV光经过均光与准直处理之后，透过一反射镜3将UV光以一特定的角度投射于DMD(DigitalMirrorDevice，DMD，数字微反射镜阵列装置)芯片4，UV光经DMD芯片4折射后，先经由第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层微透镜阵列光学元件，其特征在于，包括：一基板，该基板一侧表面具有阵列排列的多个针孔结构；一第一光学微透镜阵列，该第一光学微透镜阵列是设于该基板的一面，该第一光学微透镜阵列包括多个分别对应多个针孔位置的第一非球面微透镜；一第二光学微透镜阵列，该第二光学微透镜阵列是设于该基板相对第一光学微透镜阵列的另一面，该第二光学微透镜阵列包括多个分别对应该多个针孔位置的第二非球面微透镜。

【技术特征摘要】
2016.08.25 TW 1051276121.一种双层微透镜阵列光学元件，其特征在于，包括：一基板，该基板一侧表面具有阵列排列的多个针孔结构；一第一光学微透镜阵列，该第一光学微透镜阵列是设于该基板的一面，该第一光学微透镜阵列包括多个分别对应多个针孔位置的第一非球面微透镜；一第二光学微透镜阵列，该第二光学微透镜阵列是设于该基板相对第一光学微透镜阵列的另一面，该第二光学微透镜阵列包括多个分别对应该多个针孔位置的第二非球面微透镜。2.如权利要求1所述的双层微透镜阵列光学元件，其特征在于，该基板为玻璃或石英材质，且该基板一侧表面具有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永春，简弘量，
申请(专利权)人：李永春，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71