复眼透镜制备方法技术

本发明专利技术提供一种复眼透镜制备方法，包括：S101、在玻璃衬底上进行涂胶，形成光刻胶版；S102、激光直写设备根据导入的复眼透镜加工图对所述光刻胶版进行灰度曝光刻蚀；S103、对所述光刻胶版进行后烘；S104、通过显影机对所述光刻胶版进行多次旋涂浸泡式显影，在所述光刻胶版上获得复眼透镜结构；S105、对所述光刻胶版进行硬烘；S106、通过等离子刻蚀机对所述光刻胶版进行等离子干法刻蚀，移除所述玻璃衬底上的胶膜，在所述玻璃衬底表面形成玻璃材质的复眼透镜结构，得到复眼透镜模板；S107、对所述复眼透镜模板进行UV转印。本发明专利技术可保证复眼透镜整体结构的一致性和形貌完整性。镜整体结构的一致性和形貌完整性。镜整体结构的一致性和形貌完整性。

【技术实现步骤摘要】
复眼透镜制备方法


[0001]本专利技术属于复眼透镜
，尤其涉及一种复眼透镜制备方法。

技术介绍

[0002]经过国内近几十年激光技术持续地革新迭代，微纳制造领域朝着小而精，大而全的趋势迅猛发展。自然科学的发展则呈现出学科交叉、深入学习的态势，尤其是在光学前沿科学，基于仿生学设计应用于光学器件的复眼透镜，具有明显的象征性，而它的设计灵感可追溯于自然界中现存昆虫的复眼。复眼透镜由多达上千个呈六角形的小眼组成，其具备大视场、高灵敏、低能耗的特性，在医疗、军事、民用领域拥有强大的应用潜力。
[0003]目前，在复眼透镜的制备环节中，主要采用激光直写光刻法、热回流法、建模打印法、模压注塑法。使用后三种方法制备复眼透镜，其结构的形貌表征以及加工精度受到材料成型温度的影响较大，而激光直写光刻法并不过分依赖温度，即可保证高精度的结构直写输出，并且具有超高的设计自由度。然而，精密的光学元器件所采用的复眼透镜，大多数使用小尺寸、大曲率、多维度透镜阵列的设计，以实现器件的微型化、灵敏化、高集成化的目的，传统的激光直写光刻技术在加工此类复眼透镜时无法保证整体结构的一致性和形貌完整性。

技术实现思路

[0004]基于此，针对上述技术问题，提供一种复眼透镜制备方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种复眼透镜制备方法，包括：
[0007]S101、在玻璃衬底上进行涂胶，形成光刻胶版；
[0008]S102、激光直写设备根据导入的复眼透镜加工图对所述光刻胶版进行灰度曝光刻蚀；
[0009]S103、对所述光刻胶版进行后烘；
[0010]S104、通过显影机对所述光刻胶版进行多次旋涂浸泡式显影，在所述光刻胶版上获得复眼透镜结构；
[0011]S105、对所述光刻胶版进行硬烘；
[0012]S106、通过等离子刻蚀机对所述光刻胶版进行等离子干法刻蚀，移除所述玻璃衬底上的胶膜，在所述玻璃衬底表面形成玻璃材质的复眼透镜结构，得到复眼透镜模板；
[0013]S107、对所述复眼透镜模板进行UV转印。
[0014]本专利技术方法在完成激光直写后，通过多次旋涂浸泡式显影，保证了复眼透镜整体结构的一致性和形貌完整性。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明：
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种复眼透镜制备方法的流程图；
[0017]图2为本专利技术实施例方法制备的复眼透镜的结构示意图；
[0018]图3为本专利技术实施例方法制备的复眼透镜的小透镜的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术实施例方法制备的复眼透镜内部由小透镜堆叠形成的结构的结构示意图；
[0020]图5为本专利技术实施例方法制备的复眼透镜的立体结构示意图；
[0021]图6为本专利技术实施例方法制备的复眼透镜的左视结构示意图。
具体实施方式
[0022]以下将结合说明书附图对本专利技术的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本专利技术的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本专利技术专利的
技术实现思路
，并非对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本专利技术的技术构思和
技术实现思路
并且显而易见的变化或变动也在本专利技术的保护范围之内。
[0023]本专利技术实施例提供一种复眼透镜制备方法，用于制备既具备微米级尺寸规格，又具备多维度阵列小透镜的大曲率复眼透镜。
[0024]示例性地，如图2所述，复眼透镜呈边长62.02um，内角120度的蜂窝状六角形，实用有效面积为9,963.9546um2，最大面积约为12,509.7546um2。
[0025]其中,如图3所示，小透镜以大透镜顶点为中心，分别沿着X、Y两个方向线性重合叠加，其中如图3所示，小透镜为半径6um的圆弧与边长6um、内角120度组合而成的多边形，可参见图2中位于外侧边缘的小透镜，如图2所示，内部为由小透镜堆叠形成的边长为6um、内角为120度的六角形结构，图4示出了该六角形结构。
[0026]如图2、图5和图6所示，127个直径12um半球状小透镜，呈蜂窝状六角形阵列分布，重合叠加于直径600um、高度30um的大透镜表面，形成曲率半径为1566um的复眼透镜。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例方法的具体流程如下：
[0028]S101、在玻璃衬底上进行涂胶，形成光刻胶版：
[0029]a)对光刻胶进行排泡处理：2根试管各取15毫升AZ4562光刻胶，呈180度对称放置于恒温离心机的试管架上，设置低温18℃，转速10000rpm/Minute，时间10分钟，分离胶体内残余气泡。
[0030]需要指出的是，室温25℃下AZ4562光刻胶黏度为440里斯，液体比较粘稠，取样或保存过程中，混入的杂质气体无法快速去除，本专利技术实施例采取低温离心的方式对胶液进行低温排泡，可以有效地抑制高速旋转时光刻胶受热变性，同时，借助高速旋转产生的强大离心力，可以将气泡打散快速析出胶体，缩短制版前期准备时间。
[0031]b)一次匀胶：根据上述复眼透镜的长宽尺寸，选择经表面精研磨厚度为2.3毫米的4英寸石英玻璃作为衬底，在石英玻璃衬底上旋转涂覆15毫升光刻胶。
[0032]c)将一次匀胶后的石英玻璃衬底静置20分钟(挥发光刻胶中的有机成分)，并放置于90℃恒温热板上，进行软烘焙，时间为1个小时,通过软烘焙热处理可以释放光刻胶体旋转产生的内应力，蒸发掉胶中的有机成分，排除胶体内残余气体，冷却固化后的光刻胶面更加平整。
[0033]d)二次匀胶：在一次匀胶形成的光刻胶层上旋转涂覆15毫升光刻胶。
[0034]其中，两次均胶的旋转涂覆均分为2个阶段：
[0035]第一阶段：旋转速度为500rmp/Minute，旋转时间30s。
[0036]第二阶段：旋转速度为1000rmp/Minute，旋转时间90s。
[0037]两次匀胶工艺相对于使用更低转速一次匀胶所得胶层一致性更为平整，分层匀胶还可以极大地释放厚胶内部的残余内应力，有效地解决冷却固化后残余气体引起的胶膜鼓泡问题。
[0038]需要指出的是，本实施例突破性地解决了激光直写光刻领域，常用灰度光刻胶AZ4562，涂覆超过20微米以上膜厚，内部易产生气泡的问题，进而在烘烤工艺中出现胶膜表面开裂问题，本实施例提升了AZ4562灰度光刻胶的涂覆工艺能力，在光刻胶厂商推荐的工艺基础上，通过两次匀胶，实现了涂覆40微米以上膜厚，无外观缺陷，内部胶层填充致密完整(无气泡空洞)，可作为优良的激光直写光刻厚胶工艺所需的光阻材料。
[0039]e)将二次匀胶后的石英玻璃衬底静置20分钟，并放置于90℃恒温热板上，进行软烘焙，时间为2个小时，软烘焙后冷却至室温26℃，于超净环境中静置超过15个小时后方可进行光刻。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复眼透镜制备方法，其特征在于，包括：S101、在玻璃衬底上进行涂胶，形成光刻胶版；S102、激光直写设备根据导入的复眼透镜加工图对所述光刻胶版进行灰度曝光刻蚀；S103、对所述光刻胶版进行后烘；S104、通过显影机对所述光刻胶版进行多次旋涂浸泡式显影，在所述光刻胶版上获得复眼透镜结构；S105、对所述光刻胶版进行硬烘；S106、通过等离子刻蚀机对所述光刻胶版进行等离子干法刻蚀，移除所述玻璃衬底上的胶膜，在所述玻璃衬底表面形成玻璃材质的复眼透镜结构，得到复眼透镜模板；S107、对所述复眼透镜模板进行UV转印。2.根据权利要求1所述的一种复眼透镜制备方法，其特征在于，所述S101进一步包括：a)对光刻胶进行排泡处理：2根试管各取15毫升光刻胶，呈180度对称放置于恒温离心机的试管架上，设置低温18℃，转速10000rpm/Minute，时间10分钟，分离胶体内残余气泡；b)一次匀胶：在石英玻璃衬底上旋转涂覆15毫升光刻胶；c)将一次匀胶后的石英玻璃衬底静置20分钟，并放置于90℃恒温热板上，进行软烘焙，时间为1个小时；d)二次匀胶：在一次匀胶形成的光刻胶层上旋转涂覆15毫升光刻胶；e)将二次匀胶后的石英玻璃衬底静置20分钟，并放置于90℃恒温热板上，进行软烘焙，时间为2个小时，软烘焙后冷却至室温26℃，于超净环境中静置超过15个小时；其中，所述b)和d)中的旋转涂覆均分为2个阶段：第一阶段：旋转速度为500rmp/Minute，旋转时间30s；第二阶段：旋转速度为1000rmp/Minute，旋转时间90s。3.根据权利要求2所述的一种复眼透镜制备方法，其特征在于，所述S102进一步包括：使用三...

【专利技术属性】
技术研发人员：董坤，尹飞，桂成群，薛兆丰，
申请(专利权)人：矽万上海半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：