雙層微透鏡陣列光學(xué)元件制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)是有關(guān)一種雙層微透鏡陣列光學(xué)元件，其主要是于一基板的一面具有陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)，且該基板的兩面分別具有一光學(xué)微透鏡陣列，這些微透鏡光學(xué)陣列均包含多個對應(yīng)該多個針孔結(jié)構(gòu)位置的非球面微透鏡，本發(fā)明專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件使用時，主要是將經(jīng)由DMD芯片折射的UV光，由晶基板一面的光學(xué)微透鏡陣列的多個非球面微透鏡分別聚焦在各個針孔結(jié)構(gòu)的位置，并形成一個小光點，而光點會在通過針孔結(jié)構(gòu)之后開始發(fā)散，接著再由基板另一面的光學(xué)微透鏡陣列的多個非球面微透鏡重新將光束在聚焦面上獲得一個逼近物理繞射極限的極小圓形光點極小的光點。形成的光點陣列可應(yīng)用于掃描式的無光罩與直寫式的曝光微影制程。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
雙層微透鏡陣列光學(xué)元件
本專利技術(shù)是有關(guān)一種無光罩式微影技術(shù)使用的光學(xué)元件，尤指一種可直接取代或減少光學(xué)成像鏡組的使用，提高無光罩式微影技術(shù)解析能力及減少曝光能量損失的雙層微透鏡陣列光學(xué)元件。
技術(shù)介紹
以DMD(DigitalMirrorDevice，DMD，數(shù)字微反射鏡陣列裝置)為核心的無光罩微影技術(shù)可以分成二大類：(1)影像成像(ImageForming)與(2)光點陣列掃描(LightPointArrayScanning)。其中，光點陣列掃描(LightPointArrayScanning)的無光罩微影技術(shù)，主要是UV光源經(jīng)過DMD將影像投影至第一成像鏡組，利用第一成像鏡組將光源與DMD形成的數(shù)字光學(xué)影像投射至微透鏡陣列空間濾波器，接著再利用第二成像鏡組將經(jīng)過微透鏡陣列空間濾波器的數(shù)字光學(xué)影像，重新成像于旋涂有光阻層(PRlayer)的基材表面，以進(jìn)行PR的UV曝光。然而，當(dāng)?shù)诙上耒R組將經(jīng)過微透鏡陣列空間濾波器的數(shù)字光學(xué)影像，重新成像于旋涂有光阻層(PRlayer)的基材表面過程中，會發(fā)散掉一些UV光的能量，且第二成像鏡組的質(zhì)量會影響成像品質(zhì)，甚至導(dǎo)致成像時出現(xiàn)扭曲變形的狀況。本案專利技術(shù)人鑒于上述光點陣列掃描(LightPointArrayScanning)的無光罩微影技術(shù)所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創(chuàng)新，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究后，終于成功研發(fā)完成本件雙層微透鏡陣列光學(xué)元件。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本專利技術(shù)的一目的是在于提供一種可以有效提高光能量使用率的雙層微透鏡陣列光學(xué)元件。為解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本專利技術(shù)的一目的是在于提供一種可以有效提高無光罩式微影機(jī)臺解析能力的雙層微透鏡陣列光學(xué)元件。為達(dá)成上述的目的，本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件主要包括一基板，該基板一側(cè)表面具有陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)；一第一光學(xué)微透鏡陣列，該第一光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板的一面，該第一光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)多個針孔位置的第一非球面微透鏡；一第二光學(xué)微透鏡陣列，該第二光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板相對第一光學(xué)微透鏡陣列的另一面，該第二光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)該多個針孔位置的第二非球面微透鏡。其中，該基板為玻璃或石英材質(zhì)，且該基板一側(cè)表面具有以蒸鍍機(jī)鍍上的一阻擋層，該多個針孔結(jié)構(gòu)是陣列排列于該阻擋層上。且該基板與該阻擋層之間具有一黏著層，該黏著層是以一蒸鍍機(jī)蒸鍍于該基板的表面。該阻擋層及該黏著層上具有陣列排列的針孔結(jié)構(gòu)。其中，該阻擋層及該黏著層均為不透光層。其中，該第一光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板具有陣列排列的該多個針孔結(jié)構(gòu)的一面。其中，該第二光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板具有陣列排列的該多個針孔結(jié)構(gòu)的一面。其中，該第一光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)該多個針孔結(jié)構(gòu)的第一非球面微透鏡。其中，該第二光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)該多個針孔結(jié)構(gòu)的第二非球面微透鏡。上述的第一光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板具有黏著層及阻擋層的一面，或該第二光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板具有黏著層及阻擋層的一面。附圖說明圖1為本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件的立體外觀示意圖；圖2為本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件的立體分解示意圖；圖3為本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件的使用狀態(tài)示意圖；圖4為本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件使用狀態(tài)的光路示意圖。符號說明1雙層微透鏡陣列光學(xué)元件11基板111針孔結(jié)構(gòu)112黏著層113阻擋層12第一光學(xué)微透鏡陣列121第一非球面微透鏡13第二光學(xué)微透鏡陣列131第二非球面微透鏡2UV光源3反射鏡4DMD芯片具體實施方式以下將描述具體的實施例以說明本創(chuàng)作的實施態(tài)樣，但其并非用以限制本專利技術(shù)所欲保護(hù)的范疇。請參閱圖1～2，本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件1是在透明的基板上制作一組類似于空間濾波器的針孔陣列結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，并在其元件的正反兩面都結(jié)合微透鏡陣列，達(dá)到結(jié)構(gòu)為“微透鏡-濾波器-微透鏡”的光學(xué)元件，其主要包括一基板11、一第一光學(xué)微透鏡陣列12及一第二光學(xué)微透鏡陣列13，該基板11一側(cè)表面具有陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)111，該第一光學(xué)微透鏡陣列12是設(shè)于該基板11一面，該第一光學(xué)微透鏡陣列12包括多個分別對應(yīng)該多個針孔結(jié)構(gòu)111的位置的第一非球面微透鏡121，該第二光學(xué)微透鏡陣列13是設(shè)于該基板11相對第一光學(xué)微透鏡陣列12的另一面，該第二光學(xué)微透鏡陣列13包括多個分別對應(yīng)該多個針孔結(jié)構(gòu)111的位置的第二非球面微透鏡131。本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件1主要是在直徑2寸、厚度260μm的玻璃基板11上先制作陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)111，再制作第一光學(xué)微透鏡陣列12及第二光學(xué)微透鏡陣列13，其流程如下：a.在基板11上先以蒸鍍機(jī)鍍上10nm鉻作為其他金屬與玻璃的黏著層112，及較厚的50nm金作為UV光的阻擋層113。b.接著以標(biāo)準(zhǔn)的黃光微影制程制作陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)111；c.在金屬層上旋涂一層1.4μm厚度的正光阻(AZ1800)，再由7μm大小與110μm周期的孔洞陣列的玻璃光罩覆蓋曝光，完成曝后烤與顯影的程序后，在光阻上形成相同大小的以陣列排列的針孔結(jié)構(gòu)111，然后經(jīng)過金或鉻金屬的蝕刻即完成針孔陣列在黏著層112及阻擋層113上的轉(zhuǎn)移。d.在基材11的另一面旋涂一層厚度為25μm的SU-8結(jié)構(gòu)型負(fù)光阻(SU-83025)，經(jīng)軟烤曝光硬烤后，確保SU-8光阻在石英玻璃上穩(wěn)固。e.最后，以高分子PC材料用OCA膠帶黏于陣列排列的針孔結(jié)構(gòu)111那一面。完成試片的準(zhǔn)備后以準(zhǔn)分子雷射雙軸拖拉加工技術(shù)來制作出第一光學(xué)微透鏡陣列12及第二光學(xué)微透鏡陣列13；第一光學(xué)微透鏡陣列12的每一個第一非球面微透鏡，及第二光學(xué)微透鏡陣列13的每一個第二非球面微透鏡的直徑跟周期皆為110μm。其中，準(zhǔn)分子雷射雙軸拖拉技術(shù)在制造第一光學(xué)微透鏡陣列12及第二光學(xué)微透鏡陣列13的流程，主要由雷射通過光罩圖案持續(xù)延著兩互相垂直軸向射出激光束，每發(fā)周期32ns，當(dāng)雷射通量為100mJ/cm2時，加工深度為0.065μm，雷射重復(fù)頻率為5Hz，每發(fā)雷射間隔距離2μm，基板移動速度10μm/s。加工過程中為了可以準(zhǔn)確地將微透鏡陣列與針孔陣列的光軸對應(yīng)上，因此加入了CCD相機(jī)來協(xié)助對準(zhǔn)。由CCD可直接觀察到針孔陣列是否有在加工軸上以及是否在中央位置。完成后由光學(xué)顯微鏡10X倍物鏡底下觀測及X.Y軸上每一個光點的強(qiáng)度及對位。并在光學(xué)顯微鏡20X倍物鏡觀察其強(qiáng)度及加工精度。最終利用光學(xué)顯微鏡來做LED及MLSFA最后聚焦平面上所呈現(xiàn)的光點大小，調(diào)整LED強(qiáng)度及物鏡，找到對焦平面約為210μm處，在20倍物鏡下4x3的陣列光點峰值約為1.95W/cm2，在聚焦平面上通過透鏡的單一光點能量分布示意圖如圖(4)(b).圖(4)(c)在X-X^".Y-Y^"軸剖面，當(dāng)能量等級為1/e2時，光點大小約為10.24μm跟14.1μm，而當(dāng)能量等級為FWHM時，光點大小約為7.05μm跟8.5μm。請參閱圖3～4，為本專利技術(shù)雙層微透鏡陣列光學(xué)元件1的使用狀態(tài)，主要是將光源2發(fā)射的UV光經(jīng)過均光與準(zhǔn)直處理之后，透過一反射鏡3將UV光以一特定的角度投射于DMD(DigitalMirrorDevice，DMD，數(shù)字微反射鏡陣列裝置)芯片4，UV光經(jīng)DMD芯片4折射后，先經(jīng)由第一本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種雙層微透鏡陣列光學(xué)元件，其特征在于，包括：一基板，該基板一側(cè)表面具有陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)；一第一光學(xué)微透鏡陣列，該第一光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板的一面，該第一光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)多個針孔位置的第一非球面微透鏡；一第二光學(xué)微透鏡陣列，該第二光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板相對第一光學(xué)微透鏡陣列的另一面，該第二光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)該多個針孔位置的第二非球面微透鏡。

【技術(shù)特征摘要】
2016.08.25 TW 1051276121.一種雙層微透鏡陣列光學(xué)元件，其特征在于，包括：一基板，該基板一側(cè)表面具有陣列排列的多個針孔結(jié)構(gòu)；一第一光學(xué)微透鏡陣列，該第一光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板的一面，該第一光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)多個針孔位置的第一非球面微透鏡；一第二光學(xué)微透鏡陣列，該第二光學(xué)微透鏡陣列是設(shè)于該基板相對第一光學(xué)微透鏡陣列的另一面，該第二光學(xué)微透鏡陣列包括多個分別對應(yīng)該多個針孔位置的第二非球面微透鏡。2.如權(quán)利要求1所述的雙層微透鏡陣列光學(xué)元件，其特征在于，該基板為玻璃或石英材質(zhì)，且該基板一側(cè)表面具有一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李永春，簡弘量，
申請(專利權(quán))人：李永春，
類型：發(fā)明
國別省市：中國臺灣,71