切換到寬版
  • 廣告投放
  • 稿件投遞
  • 繁體中文
  • 微透鏡的制作工藝

    作者:佚名 來源:光行天下整理 時間:2020-01-17 20:10 閱讀:5251 [投稿]
    微透鏡陣列作為一種重要的光學元件,具有體積小、重量輕、集成度高的特點,吸引了大量的目光。伴隨著半導體工業的發展,光刻和微細加工技術的提高,自上世紀八十年代起,相繼出現了一系列嶄新的微透鏡陣列制作技術。

    當位相臺階數增加時,二元光學元件也能象連續浮雕元件一樣,具有很高的衍射效率。當位相臺階數分別為2、4、8、16時,理論衍射效率分別為4l%、81%、95%和99%。隨著臺階數的增加,衍射效率增加,同時制作難度也會加大,對準精度要求也更高。為確保高的衍射效率和制作精度,需采用多次光刻和刻蝕工藝來產生多位相臺階衍射微透鏡。在光刻工藝中,二元光學元件的位相等級數L和所需的掩模數N之間存在這樣的關系:L=2Ⅳ。因此制作8相位臺階和16相位臺階微透鏡分別需要三塊和四塊掩模版。實際制作中一般采用三塊掩模版,經三次光刻和三次刻蝕技術制造八相位(或八臺階)衍射微透鏡陣列,可基本滿足要求。微透鏡陣列的制作工藝主要包括掩模版的設計和制作,利用光刻技術將所設計的掩模版圖形轉印到光刻膠上,利用干法刻蝕或濕法刻蝕技術將光刻膠圖形高保真地轉移到襯底表面,形成所需的浮雕結構。

    (2)電子束直寫技術

    為了避免多次套刻出現的誤差累積問題,人們開發出了多種一次成型的加工技術,如金剛石車削法、激光直寫法、化學沉積法等。直寫法是比較實用的方法,分為電子束直寫、離子束直寫以及激光束直寫三種。采用電子直寫技術制作微光學器件始于80年代初,電子束直寫原理與激光束直寫不同,在進行直寫前,必須在基底上預先鍍一層導電膜(如Au,In,O,等),以便曝光時泄露電子。電子束直寫的分辨率非常高,美國加利福尼亞大學洛杉磯分校電子工程系利用電子束直寫技術制作的直徑為45um的微透鏡,其臨界尺寸僅為60nm。電子束直寫是制作亞波長結構微透鏡的重要手段。

    (3)灰度掩模技術

    灰度掩模技術利用灰度等級掩模版經一次光刻實現多臺階衍射光學元件或連續位相變化的浮雕圖形,然后經刻蝕(或薄膜沉積),將圖形高保真地轉移到基底上。該技術把復雜的多次光刻和圖形轉移簡化為一次完成,無套刻中對準誤差等問題,適合于大批量生產,縮短了生產周期和降低了成本。灰度掩模技術關鍵之處就是灰度等級掩模版的制作。比較常用的兩種方法是彩色編碼掩模版和高能電子束敏感玻璃掩模版。前者利用不同顏色,表示不同的灰度等級,一種顏色代表一個灰度等級,四相位表面浮雕分布,用四種顏色表示,八相位浮雕表面分布用八種顏色表示,然后再將用顏色表示的灰度圖形,用高分辨率彩色打印機打印在透明膠片上,再將此彩色膠片通過精縮轉到成黑白透明膠片上,這樣就形成了具有不同灰度等級掩模版,通過一次曝光可得到多相位臺階的浮雕表面分布結構。這種掩模版分辨率較低,器件的相位輪廓臺階束直接受到打印機彩色等級限制。高能電子束敏感玻璃掩模版(HEBS)利用其對不同能量電子束的敏感程度不同,形成透過率為臺階變化或連續變化的真正灰度掩模版。這種掩模版分辨率高,可達500個灰度等級,且掩模版制作過程簡單,成本低。利用HEBS扶度等級掩模版所制作的元件具有分辨率高,衍射效率局等其它方法所無法比擬的優點。隨著扶度等級的升高。浮雕分布近似連續分布,但是扶度掩模的制作隨著其灰階的增多將變得十分困難,制作成本也將大幅度上。

    以上所迷的各種微透鏡陣列的制作方法,對于制作小批量的微透鏡陣列較為臺適。但是,直¨果需要大批量生產微透鏡陣列,以上方法就不太方便,而且成本高,總的生產過程復雜,產品均勻性難以保證。因此發展復制技術成為降低微光學器件成本、推J1應用的關鍵。一般在光刻膠表面制作微結構具有以下缺點:

    1.光刻膠材料表面比較粗糙,易引起漫敞射,降低器件的光學性能;

    2.光刻膠材料表面機械強度低,易受磨損且不適用于惡劣環境。

    分享到:
    掃一掃,關注光行天下的微信訂閱號!
    【溫馨提示】本頻道長期接受投稿,內容可以是:
    1.行業新聞、市場分析。 2.新品新技術(最新研發出來的產品技術介紹,包括產品性能參數、作用、應用領域及圖片); 3.解決方案/專業論文(針對問題及需求,提出一個解決問題的執行方案); 4.技術文章、白皮書,光學軟件運用技術(光電行業內技術文檔);
    如果想要將你的內容出現在這里,歡迎聯系我們,投稿郵箱:[email protected]
    文章點評
    镇站单双中特