多次同向刻蚀制备微透镜阵列的模具的方法技术

本发明专利技术提供一种多次同向刻蚀制备微透镜阵列模具的方法，所述方法包括：在基底上形成刻蚀防护部，所述刻蚀防护部基本对应于所述微透镜阵列中至少部分微透镜的分布；调节刻蚀机的刻蚀参数以获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，所述适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率允许在所述基底中刻蚀出与所述至少部分微透镜的曲面面型基本一致的曲面；将基底置于刻蚀机中，在所述刻蚀参数下对所述基底进行刻蚀，以在所述基底中刻蚀出所述曲面。本发明专利技术还提供由所述方法制备的微透镜阵列，所述微透镜阵列可作为匀光片使用，具有大小不一、随机排布的微透镜，使入射光经衍射后不会产生水波纹图样，达到了很好的匀光效果。

The method of manufacturing microlens array mold by multiple etching in the same direction

【技术实现步骤摘要】
多次同向刻蚀制备微透镜阵列的模具的方法
本专利技术大致涉及衍射光学元件的微细加工
，尤其涉及一种多次同向刻蚀制备微透镜阵列的模具的方法。
技术介绍
微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，它不仅具有传统透镜的聚焦、成像等基本功能，而且具有单元尺寸小、质量轻、集成度高的特点，使得它能够完成传统光学元件无法完成的功能，并能构成许多新型的光学系统。微透镜阵列可分为折射型微透镜阵列与衍射型微透镜阵列两类。衍射型微透镜列阵利用其表面波长量级的三维浮雕结构对光波进行调制、变换，具有轻而薄、设计灵活等特点。作为衍射光学元件，具有波前传感、光聚能、光整形等多种功能，在红外光电探测、图像识别与处理、光通讯、激光医学、空间光学等许多领域都有广泛的应用。阵列式排布的微透镜阵列作为匀光片使用时，当输入激光的相干性较高时，会出现水波纹的图样，影响匀化效果，而要制备随机排布的微透镜阵列，需要采用灰度掩膜技术。灰度掩模技术利用灰度等级掩模版经一次光刻实现多台阶衍射光学元件或连续位相变化的浮雕图形，然后经刻蚀(或薄膜沉积)，将图形高保真地转移到基底上。灰度掩模技术关键之处就是灰度等级掩模版的制作，比较常用的两种方法是彩色编码掩模版和高能电子束敏感玻璃掩模版。该方法工艺较为复杂，成本较高。
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术提供一种多次同向刻蚀制备微透镜阵列的模具的方法，以及用所述方法制备的微透镜阵列。本专利技术提供一种微透镜阵列的模具的制造方法，包括：在基底上形成刻蚀防护部，所述刻蚀防护部基本对应于所述微透镜阵列中至少部分微透镜的分布；调节刻蚀机的刻蚀参数以获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，所述适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率允许在所述基底中刻蚀出与所述至少部分微透镜的曲面面型基本一致的曲面；将基底置于刻蚀机中，在所述刻蚀参数下对所述基底进行刻蚀，以在所述基底中刻蚀出所述曲面。根据本专利技术的一个方面，其中所述调节刻蚀机的刻蚀参数的步骤包括以下中的一个或多个：增加或降低所述刻蚀机的刻蚀气体中SF6的含量以增加或降低横向刻蚀速率；增加或降低所述刻蚀机的电极的功率以增加或降低纵向刻蚀的速率；降低或增加所述刻蚀机的反应室压力以增加或降低横向刻蚀的速率。根据本专利技术的一个方面，其中所述在基底上形成刻蚀防护部的步骤包括：在所述基底上涂覆光刻胶；将掩膜设置在所述光刻胶上；通过紫外线照射所述掩膜，使得所述光刻胶局部固化；去除未固化的光刻胶，形成所述具有刻蚀防护部的基底。根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列包括第一组微透镜和第二组微透镜，所述第一组微透镜和第二组微透镜具有不同规格，其中所述至少部分微透镜对应于所述第一组微透镜，所述制造方法还包括：在刻蚀出所述曲面的基底上形成第二刻蚀防护部，所述第二刻蚀防护部基本对应于所述第二组微透镜的分布；调节所述刻蚀机的刻蚀参数以获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，所述适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率允许在所述基底中刻蚀出与所述第二组微透镜曲面面型基本一致的第二曲面；将所述基底置于刻蚀机中，在所述刻蚀参数下对所述基底进行刻蚀，以在所述基底中刻蚀出所述第二曲面。根据本专利技术的一个方面，其中所述第一组曲面在所述基底上非规则排布，所述第二组曲面在所述基底上非规则排布。根据本专利技术的一个方面，其中所述第一组曲面的面积大于所述第二组曲面的面积。根据本专利技术的一个方面，其中所述刻蚀防护部与所述第二刻蚀防护部位于所述基底的同侧上，所述刻蚀机为干法刻蚀机。根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列还包括第三组微透镜，所述制造方法还包括：通过与所述第二组微透镜类似的方法，在所述基底上刻蚀出与所述第三组微透镜曲面面型基本一致的第三曲面。根据本专利技术的一个方面，所述的制造方法还包括：根据所述微透镜阵列的目标光场，获得所述微透镜阵列的曲面面型。本专利技术还提供一种微透镜阵列的模具，通过以上所述的制造方法制成。本专利技术还提供一种微透镜阵列的制造方法，包括：通过以上所述的制造方法制备一模具；利用所述模具在光刻胶上进行压印；使所述光刻胶固化，获得与所述模具的曲面一致的表面；将所述模具脱模，获得所述微透镜阵列。本专利技术还提供一种微透镜阵列，通过以上所述的制造方法制造。根据本专利技术另一个方面，其中所述微透镜阵列是匀光片。本专利技术的优选实施例提出了一种通过调节干法刻蚀机的参数来获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，多次同向套刻制备微透镜阵列的模具的方法。用这种方法制备的微透镜阵列，满足了大小不一的微透镜在基底上随机排布，作为匀光片使用时，消除了干涉形成的水波纹图样，提高了匀化效果。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了光束经阵列式排布的微透镜阵列衍射后产生的水波纹图样；图2示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例在不同的横向、纵向刻蚀速率比例下获得的曲面面型；图3A、图3B示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例根据仿真结果制作的掩膜；图4示出了根据本专利技术的一个优选实施例利用掩膜形成刻蚀防护部的步骤；图5示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例采用多次同向刻蚀制备微透镜阵列模具的方法；图6示出了根据本专利技术的一个优选实施例采用多次同向刻蚀制备微透镜阵列模具的步骤；图7示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例制备微透镜模具；图8示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例制备微透镜模具；图9示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例制备微透镜模具；图10示出了通过扫描电子显微镜扫描根据本专利技术的一个优选实施例的微透镜阵列模具所得到的部分立体结构图；图11示出了根据本专利技术的一个优选实施例的光场效果图；图12示出了根据本专利技术的一个优选实施例制备微透镜阵列的步骤。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微透镜阵列的模具的制造方法，包括：/n在基底上形成刻蚀防护部，所述刻蚀防护部基本对应于所述微透镜阵列中至少部分微透镜的分布；/n调节刻蚀机的刻蚀参数以获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，所述适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率允许在所述基底中刻蚀出与所述至少部分微透镜的曲面面型基本一致的曲面；/n将基底置于刻蚀机中，在所述刻蚀参数下对所述基底进行刻蚀，以在所述基底中刻蚀出所述曲面。/n

【技术特征摘要】
1.一种微透镜阵列的模具的制造方法，包括：
在基底上形成刻蚀防护部，所述刻蚀防护部基本对应于所述微透镜阵列中至少部分微透镜的分布；
调节刻蚀机的刻蚀参数以获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，所述适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率允许在所述基底中刻蚀出与所述至少部分微透镜的曲面面型基本一致的曲面；
将基底置于刻蚀机中，在所述刻蚀参数下对所述基底进行刻蚀，以在所述基底中刻蚀出所述曲面。


2.如权利要求1所述的制造方法，其中所述调节刻蚀机的刻蚀参数的步骤包括以下中的一个或多个：
增加或降低所述刻蚀机的刻蚀气体中SF6的含量以增加或降低横向刻蚀速率；
增加或降低所述刻蚀机的电极的功率以增加或降低纵向刻蚀的速率；
降低或增加所述刻蚀机的反应室压力以增加或降低横向刻蚀的速率。


3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述在基底上形成刻蚀防护部的步骤包括：
在所述基底上涂覆光刻胶；
将掩膜设置在所述光刻胶上；
通过紫外线照射所述掩膜，使得所述光刻胶局部固化；
去除未固化的光刻胶，形成所述具有刻蚀防护部的基底。


4.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述微透镜阵列包括第一组微透镜和第二组微透镜，所述第一组微透镜和第二组微透镜具有不同规格，其中所述至少部分微透镜对应于所述第一组微透镜，
所述制造方法还包括：
在刻蚀出所述曲面的基底上形成第二刻蚀防护部，所述第二刻蚀防护部基本对应于所述第二组微透镜的分布；
调节所述刻蚀机的刻蚀参数以获得适当的横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率，所述适当的横向刻蚀速率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淼，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33