[發明專利]一種平滑微透鏡結構表面的制備方法

有效

• 申請號: 202110265370.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113031402B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 黃勝洲;謝芳琳;王雷;王風濤;韋山;吳中平;孫家樂
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F7/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 袁林濤

本發明提供了一種平滑微透鏡結構表面的制備方法，應用于平滑微透鏡結構表面的制備系統，所述制備系統包括：曝光光源，沿曝光光線照射方向順次設置有勻光準直元件、DMD芯片、投影物鏡以及三維精密平臺，還包括機械振動輔助機構，用于驅動所述投影物鏡產生正弦振動或余弦振動；其中，所述制備方法包括：開啟曝光光源，產生曝光光線，勻光準直元件用于將曝光光線處理為均勻光束，投影物鏡將所述均勻光束聚焦至三維精密平臺的精準曝光位置，以在工件表面生成曝光圖形；開啟機械振動輔助機構，驅動所述投影物鏡產生正弦振動或余弦振動，以模糊DMD像素間隙，消除曝光圖形的像素量化誤差；使用顯影液對微透鏡結構圖形進行顯影。

技術領域

本發明涉及數字光刻加工領域，特別涉及一種平滑微透鏡結構表面的制備方法。

背景技術

隨著光電子器件小型化需求的不斷增長，微透鏡結構已成為一種重要的微型光學器件，具有表面光潔度高、光學性能優越等特點，被廣泛應用于緊湊成像、傳感、光通信、電荷耦合器件(CCD)、三維顯示等領域。近年來，各種微透鏡結構制造方法已經快速發展起來，包括光刻膠熱回流、微滴噴射、激光直寫、熱壓印等方法。盡管這些方法取得了巨大的進步，但仍然存在一些局限性，如時間消耗長、工藝復雜性高、制造靈活性差以及一致性控制困難等問題。

與上述方法相比，基于數字微鏡器件(DMD)數字光刻技術具有加工效率高、成本低以及靈活性好等優勢，近年來受到各國學者的廣泛關注，被認為是繼單點激光直寫技術之后的一種新型數字光刻技術。然而，根據DMD離散化像素特征可知，當DMD顯示數字掩模圖形時，其實是DMD按照像素尺寸對掩模進行采樣量化的一個過程，這樣就會引入非整數像素誤差，即DMD像素量化誤差。為解決這一問題，國內外一些學者進行了相關的研究工作，如韓國釜山大學YM Ha等將高倍物鏡用于增強光刻分辨率，以此來減小像素量化誤差的影響，但是成像視場嚴重減小，對成型效率影響較大。南昌航空大學高益慶等通過設計掩模的特征尺寸為DMD像素的整數倍來降低DMD像素誤差，但該方法受限于微結構切片層的設計和處理，在加工靈活性上不是很好。韓國首爾慶和大學K Kim等提出一種子圖錯位疊加曝光方式，該技術是將原始圖像數據的每一幀生成多個子幀數據，然后將每一子幀的投影圖像相對前面幀的圖像在XY方向分別偏移半個像素大小，進而完成疊加曝光，利用該技術實現了在微流體加工中DMD數字光刻分辨率的顯著增強。國內東北師范大學劉華等又將該技術應用于DMD掃描光刻系統中，實現了大面積二維微結構的邊緣高度平滑增強。可以看出，國內外學者主要通過對DMD數字光刻分辨率的增強來優化像素量化誤差，但這些研究方法無法從根本上消除。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種平滑微透鏡結構表面的制備方法，以解決現有技術中的技術問題。

基于上述目的，本發明提供了一種平滑微透鏡結構表面的制備方法，應用于平滑微透鏡結構表面的制備系統，所述制備系統包括：曝光光源，用于提供曝光光線，沿所述曝光光線照射方向順次設置有勻光準直元件、DMD芯片、投影物鏡以及三維精密平臺，其中，所述勻光準直元件用于將曝光光線處理為均勻光束；所述DMD芯片用于將所述均勻光束反射至投影物鏡；所述投影物鏡用于將所述均勻光束聚焦至三維精密平臺的精準曝光位置，以在工件表面生成曝光圖形；其中，還包括連接至所述投影物鏡的機械振動輔助機構，所述機械振動輔助機構驅動所述投影物鏡產生正弦振動或余弦振動；

其中，所述制備方法包括：

開啟曝光光源，產生曝光光線，勻光準直元件用于將曝光光線處理為均勻光束，投影物鏡將所述均勻光束聚焦至三維精密平臺的精準曝光位置，以在工件表面生成曝光圖形；

開啟機械振動輔助機構，驅動所述投影物鏡產生正弦振動或余弦振動，以模糊DMD像素間隙，消除曝光圖形的像素量化誤差；

使用顯影液對微透鏡結構圖形進行顯影。