光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法及系统。所述方法包括：在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对其进行支撑；以及，使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。本发明专利技术还提供了一种制备硅微透镜产品的系统。本发明专利技术的光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法引入了变温与重力机制，由于重力的影响，光刻胶热熔后可以更容易成球型，所制备的硅微透镜产品的胶球球面与标准球面相比，偏差小于50nm，更接近标准球面。

【技术实现步骤摘要】
光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法及系统
本专利技术涉及一种硅微透镜的制备方法，更具体涉及一种利用光刻胶热熔法制备硅微透镜芯片等产品的方法及采用的相应系统，有助于提升光刻胶热熔后胶球球面性能，属于微光学及半导体制造

技术介绍
近年来，随着人工智能、大数据、物联网、5G等新技术的崛起，下游的光通信产业展现出蓬勃发展的态势。而且，随着微纳制造技术的发展，现代光学器件正朝着质量更轻，体积更小的方向发展。微透镜及其阵列，作为具有代表性的微光学器件，在光通信系统、微光机电系统等领域发挥着重要的作用。所谓微透镜(microlenses)，是指通光孔径及浮雕深度为微米级的光学透镜，由这些小透镜排成的阵列称之为微透镜阵列。其中，硅微透镜芯片作为光模块中的重要部件，需求也在逐年增长，而且硅微透镜芯片的性能直接关乎光模块传输光信号的效率。目前用于制作微透镜的方法包括光刻胶热熔法、光敏玻璃热成型法、离子交换法、光电反应刻蚀法、聚焦离子束刻蚀与沉积法等。其中，在硅微透镜芯片制备过程中，光刻胶热熔法制备硅微透镜芯片是目前主流、最常用的的生产工艺。利用光刻胶热熔法制作微透镜的原理是：在基片上涂覆一定厚度的光刻胶，在圆形掩膜的遮挡下进行紫外曝光，显影后即可得到圆柱形光刻胶结构，将光刻胶加热至熔融状态，其表面张力使得圆柱形结构常规转变成光滑的球冠状结构；接着，可以通过刻蚀工艺或倒模工艺将光刻胶材料的微透镜予以转移或复制至硅或玻璃材料构成的片材上，由此最终形成硅或玻璃材料的微透镜产品。目前常规光刻胶热熔法制备硅微透镜芯片的方法主要包括：首先，通过匀胶、光刻、显影一系列关键工艺，完成光刻胶胶柱的制备，如图1所示。其次，将加热盘升温至120℃，然后将上一步制备的样品放置于加热盘上面。在此温度下，光刻胶熔化变为液态，胶体在表面张力作用下形成球型，光刻胶里面的溶剂会在短时间内挥发完毕，从而固化成为球型，如图2所示。但是以该常规光刻胶热熔法所制备的硅微透镜芯片主要存在以下的缺陷：胶球球面与标准球面相比有较大偏差，且球面有较大的凹凸起伏。因此，如何提升热熔光刻胶胶球球面性能便成了制备工艺当中较为重要的环节，也是业界研究人员长期以来一直努力的方向。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，从而克服了现有技术中的不足。本专利技术的另一目的还在于提供了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的系统。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，其包括：在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对所述光刻胶胶柱结构进行支撑；以及，使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。在一些优选实施例中，所述方法包括：将所述光刻胶胶柱结构以光刻胶胶柱结构的表面朝下的方式放置于真空环境内的支撑装置上，使所述支撑装置的支撑端部与所述光刻胶胶柱结构表面接触。本专利技术实施例还提供了一种通过前述方法制备的硅微透镜产品，所述硅微透镜产品的胶球球面与标准球面相比，偏差小于50nm。本专利技术实施例还提供了一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的系统，其主要应用于前述方法中，所述系统包括：光刻胶涂覆装置，其至少用以将光刻胶均匀涂覆于基片上；光刻装置，其至少用以对涂覆于基片上的光刻胶进行光刻处理；显影装置，其至少用以对光刻处理后的光刻胶进行显影处理，从而获得由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；支撑装置，其至少用以在将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境时对其提供支撑；真空加热装置，其至少提供真空环境，并对真空环境内的温度进行控制，先升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min。较之现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法引入了变温与重力机制，促进反应的温度由低到高渐变，变化趋势稳定可控，由于重力的影响，光刻胶热熔后可以更容易成球型，所制备的硅微透镜产品的胶球球面与标准球面相比，偏差小于50nm，更接近标准球面。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术常规光刻胶热熔法中完成光刻胶胶柱的制备过程示意图；图2是现有技术常规光刻胶热熔法中光刻胶固化成为球型的过程示意图；图3是本专利技术一典型实施方案中采用光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法中完成光刻胶胶柱的制备过程示意图；图4是本专利技术一典型实施方案中采用光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法中将光刻胶胶柱倒置过程示意图；图5是本专利技术一典型实施方案中采用光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法中变温过程示意图；图6是本专利技术对比例1中采用常规光刻胶热熔法制备的胶球表面与标准球面比较时的偏差示意图；图7是本专利技术实施例1中采用倒置变温方式制备的胶球表面与标准球面比较时的偏差示意图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是提供一种用于提升光刻胶热熔后表面性能的制备硅微透镜产品的优化方法，引入了变温与重力机制，光刻胶热熔后可以更容易成球型，所制备的硅微透镜产品的胶球球面与标准球面相比，偏差小于50nm，更接近标准球面。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的系一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，其包括：在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对所述光刻胶胶柱结构进行支撑；以及，使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。通过以上构思，真空环境的温度范围控制在40℃～60℃较为适宜(晶圆在室温状态放入真空烘箱内部，起始温度设定相对低一点的温度可以使得放入烘箱之后，两者温度能更快的同步起来)，温度提升至设定温度(120℃～140℃，不可超过140℃)后保持12～20min。在一些优选实施例中，所述光刻胶的涂覆厚度为15～30μm。在一些优选实施例中，所述方法包括：将所述光刻胶胶柱结构以光刻胶胶柱结构的表面朝下的方式放置于真空环境内的支撑装置上，使所述支撑装置的支撑端部与所述光刻胶胶柱结构表面接触。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，其特征在于包括：/n在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；/n将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对所述光刻胶胶柱结构进行支撑；以及，/n使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种光刻胶热熔法制备硅微透镜产品的方法，其特征在于包括：
在基片上均匀涂覆光刻胶，并依次进行光刻、显影处理，从而在基片上形成由光刻胶材料构成的光刻胶胶柱结构；
将所述光刻胶胶柱结构倒置于真空环境内，并以支撑装置对所述光刻胶胶柱结构进行支撑；以及，
使所述真空环境的温度升温至40～60℃，之后升温至120～140℃并保持12～20min，获得具有球面结构的硅微透镜产品。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括：将所述光刻胶胶柱结构以光刻胶胶柱结构的表面朝下的方式放置于真空环境内的支撑装置上，使所述支撑装置的支撑端部与所述光刻胶胶柱结构表面接触。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述支撑装置包括支撑基体，以及设置于所述支撑基体上的一个以上的支撑件。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光刻胶的涂覆厚度为15～30μm。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基片的材质包括硅片。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅微透镜产品的直径为200～800μm。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王发阔，黄寓洋，
申请(专利权)人：苏州苏纳光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32