[發明專利]一種微納光學器件制造方法

在審

• 申請號: 202011624409.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112731763A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 張亮;趙輝;張國偉
• 申請（專利權）人: 嘉興馭光光電科技有限公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G02B5/18
• 代理公司: 北京方可律師事務所 11828
• 代理人: 吳艷;郝東暉

本申請公開了一種微納光學器件制造方法。該方法中將分別形成有不同微納結構的基板進行切割和拼接，然后轉印得到一體的模板，并利用該一體的模板通過微納米壓印進行復制生產。這樣的微納光學器件制造方法能夠簡單高效地實現雙結構甚至乃至多結構微納光學器件的批量生產，而且使得對于不同的微納結構能夠采用適宜的常規工藝來制造，有利于簡化制造工藝，降低成本。

技術領域

本發明總體上涉及微納光學器件制造技術，具體地涉及集成了不同類型的微納光學結構的微納光學器件的制造方法。

背景技術

微納光學是目前光電子產業的重要發展方向，在光通信、光互聯、光存儲、半導體器件等諸多領域，發揮了巨大作用。微納光學元件，通常而言，是指通過光刻、電沉積或微納米壓印等手段，在材料中引入微納光學結構從而實現新型光學功能的微納米級別的元件。微納光學元件例如包括DOE(衍射光學元件,Diffractive Element)、MLA(微透鏡陣列，Micro Lens Array)和超表面(Metasurface)光學器件等。

在一些應用中，需要將不同的微納光學元件集成在一起以形成具有集成功能的微納光學器件。然而，不同的微納光學元件的結構和尺寸特征經常具有諸多的差異，從而在加工工藝上經常也是不同的。例如，DOE的微結構表面形貌角度大致垂直(通常大于87°)，為臺階狀形貌，并且微結構橫向尺寸和縱向深度通常為亞微米級或幾個微米的量級，用于制造DOE的模版可通過成熟的半導體光刻和刻蝕工藝在晶圓上制作；而MLA類勻光片的微結構形貌多為曲面，單個微透鏡面形的橫向尺寸和縱向深度一般為十幾微米至幾十微米，甚至上百微米，透鏡面型可以通過激光直寫曝光等工藝在光刻膠上曝光顯影微結構，以形成用于制造MLA的模版?？梢钥吹?，單一的加工工藝不滿足不同微納光學結構的精度及尺寸范圍要求，現有技術條件下中，難以在同一晶圓上同時制作兩種結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種微納光學器件制造方法，該方法能夠簡單高效地實現雙結構甚至乃至多結構微納光學器件的批量生產，至少部分地克服了現有技術中的不足。

根據本發明的一個方面，提供了一種微納光學器件制造方法，該方法包括：

將形成有第一微納結構的第一基板按照第一預定尺寸切割，得到第一拼接用基板；

將形成有第二微納結構的第二基板按照第二預定尺寸切割，得到第二拼接用基板，第二微納結構不同于第一微納結構；

將第一拼接用基板與第二拼接用基板拼接并固定在一起，得到拼接模版；

利用拼接模版轉印得到形成有第一微納結構和第二微納結構的壓印模版；以及

利用壓印模版通過微納米壓印制造微納光學器件。

優選地，第一微納結構具有臺階狀形貌，第二微納結構具有曲面形貌。更優選地，第一微納結構為對應于衍射光學元件結構的形貌，第二微納結構為對應于微透鏡陣列結構的形貌。

在一些實施例中，所述微納光學器件制造方法還可以包括：

利用半導體光刻和刻蝕工藝在晶圓上形成第一微納結構，并將該第一微納結構轉印到第一基板上，得到形成有第一微納結構的第一基板；以及

利用灰度曝光工藝在光刻膠上形成第二微納結構，并將該第二微納結構轉印到第二基板上，得到形成有第二微納結構的第二基板。

優選地，第一基板與第二基板包括相同的硬質基底，并且/或者第一基板和第二基板均具有長條形形狀。

優選地，在拼接模版中，第一拼接用基板上的第一微納結構與第二拼接用基板上的第二微納結構毗鄰。

優選地，第一拼接用基板包括形成有第一微納結構的多個第一區域，第二拼接用基板包括形成有第二微納結構的多個第二區域，并且在拼接模版中，多個第一區域分別與多個第二區域中對應的一個毗鄰。