微透镜的晶圆级制造方法及制造设备与流程

1.本技术涉及光学透镜的制造技术领域，尤其是涉及一种微透镜的晶圆级制造方法及制造设备。

背景技术：

2.wlo 晶圆级光学器件是一种晶圆级镜头制造技术和工艺，与传统光学器件的加工技术不同的是，该方法是在整片玻璃晶圆上，用半导体工艺批量复制加工镜头，将多个镜头晶圆压合在一起再切割成单颗镜头，具有尺寸小、一致性高、精度高的优点，广泛应用于消费电子产品中。
3.现有的晶圆级光学器件制造工艺中，通常需要通过紫外线对聚合物进行压印固化，将设计好的透镜结构从模具上复制到基片上。在这种uv压印工艺中，对紫外线光敏感的聚合物（具有特定的光学特性）被压在（透明）模具上的透镜结构和基片之间，直到聚合物覆盖模具上透镜结构的所有表面。聚合物通过特定波长和剂量的紫外光得到固化，在移除模具后，基片上会出现模具上的倒置结构，从而形成一个复制的镜头晶圆。经过聚合物的最终固化和必要的质量检查以及额外的处理步骤，如间隔件/晶圆堆叠等。晶圆将被机械地分割成单个透镜单元，该步骤被称为“切割”。
4.在这个切割步骤中，将在透镜周围的聚合物-玻璃界面上引入应力，这可能导致聚合物与玻璃表面的分层。这种引入的应力可以通过使用不同的切割策略来降低，但由于会涉及多个步骤，因此成本较高。此外，由于最终应用的预期寿命要求，聚合物-玻璃界面需要承受各种“极端”条件的考验，而切割步骤在该界面上引入的应力是不可取的。

技术实现要素：

5.本技术的目的是解决压印法制造的微透镜在聚合物-玻璃界面上出现的不必要的应力，提供一种聚合物与基片结合更稳固的微透镜的晶圆级制造方法。
6.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案。
7.第一方面，本技术提供一种微透镜的晶圆级制造方法，它包括以下步骤： s1. 提供一压印模具，所述的压印模具上具有若干微结构单元；s2. 提供一光罩，所述光罩上具有若干透光窗口，所述若干透光窗口与所述压印模具上的所述若干微结构单元一一对应，所述光罩的若干透光窗口之间的区域形成若干遮光带；s3. 提供一基片，并在所述的基片上设置光敏聚合物；s4.利用所述的压印模具对所述基片进行压印；s5.用紫外线对所述光罩进行照射，使所述若干透光窗口处的光敏聚合物感光固化；s6.分离所述的基片与压印模具，去除基片上未固化的光敏聚合物。
8.在一种可能的实现方式中，所述的光罩形成在所述的压印模具上。
9.在一种可能的实现方式中，所述的光罩通过真空镀膜技术形成在所述的压印模具的表面上，再经过光刻工艺形成所述的若干个透光窗口。
10.在一种可能的实现方式中，所述的光罩为铬镀层。
11.在一种可能的实现方式中，在步骤s6中，通过化学试剂清洗所述的基片，以去除所述的未固化的光敏聚合物。
12.在一种可能的实现方式中，所述的光敏聚合物为环氧树脂。
13.在一种可能的实现方式中，所述的制造方法，还包括步骤s7.在所述的基片上的未固化区域处切割，使所述的若干微透镜阵列分离。
14.第二方面，本技术提供一种微透镜的制造设备，包括：uv光源、压印模具和光罩，所述的压印模具上具有若干微结构单元，所述的光罩上具有若干透光窗口，所述的若干透光窗口与所述压印模具上的所述若干微结构单元一一对应，所述光罩上位于若干透光窗口之间的区域形成遮光带。
15.在一种可能的实现方式中，所述的光罩形成在所述的压印模具上。
16.在一种可能的实现方式中，所述的光罩通过真空镀膜技术形成在所述的压印模具的表面上，再经过光刻工艺形成所述若干个透光窗口。
17.本技术通过设置光罩，阻止部分光敏聚合物固化，从而消除需要切割部位的聚合物-玻璃界面，因此不会在聚合物层中增加应力，因此可以提高聚合物-玻璃界面的结合强度，进而提高光学透镜的耐受性，满足更极端的使用条件和更长的使用寿命，同时还能够降低切割的成本。
附图说明
18.图1为本技术实施例提供的一种微透镜制造设备的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种微透镜制造设备的工作原理示意图；图3为本技术实施例提供的光罩的平面示意图；图4为本技术实施例的步骤s5之后得到的部分固化后的基片；图5为本技术实施例的步骤s6之后得到的去除未固化的光敏聚合物之后的基片。
19.其中：1、压印模具；11、微结构单元；2、光罩；21、透光窗口；22、遮光带；3、基片；4、光敏聚合物;41、未固化区域；42、固化区域；5、微透镜阵列。
具体实施方式
20.为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对发明的各种示例性实施例或实施方式的详细说明。然而，各种示例性实施例也可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施。此外，各种示例性实施例可以不同，但不必是排他的。例如，在不脱离发明构思的情况下，可以在另一示例性实施例中使用或实现示例性实施例的具体形状、构造和特性。
21.本技术实施例提供一种微透镜的晶圆级制造方法以及制造设备，用于采用高分子光敏聚合物制作晶圆级微透镜。晶圆级微透镜上具有若干微透镜阵列5，每一个微透镜阵列
都由若干微透镜组成，通常采用压印工艺制造。
22.本技术实施例对上述微透镜的具体形式不做特殊限制，如凸透镜、凹透镜或组合透镜等。本技术的附图仅为示例性说明，为了方便说明，图中的比例进行了夸大。
23.请参阅图1，本技术实施例示出了一种微透镜制造设备的结构示意图，其包括：uv光源（图中未示出）、压印模具1和光罩2。待加工的基片3放置在压印模具1的下方，通过压印模具在涂覆有光敏聚合物4的基片3上压印，并利用紫外线照射，从而在基片表面形成特定光学结构。
24.压印模具1上具有若干微结构单元11，各微结构单元均由若干形态相同或不同的微结构以阵列形式排列形成，这些微结构的下轮廓面形成微透镜的曲面。在本技术的实施例中，微透镜结构可采用现有技术中已知的任意结构。
25.本实施例中压印模具采用透光性良好的材料制成，如玻璃等，uv光源在压印模具的上方向下对基片进行照射。
26.需要说明的是，在可替代的其它实施例中，压印模具也可为不透光的金属材料制成，uv光源在基片的一侧对光敏聚合物进行照射固化，图2仅为本技术的示例性说明，光照方向并不对申请的保护范围产生限定作用。
27.在本技术的一个实施例中，光罩2采用铬光罩，先通过真空镀膜技术形成在压印模具1上，再通过光刻工艺在涂层上形成若干个透光窗口21。
28.在本技术的其他实施例中，光罩还可以是单独形成的。
29.光罩2上的若干透光窗口与若干微结构单元数量相同且一一对应，光罩上位于若干透光窗口之间的区域形成若干遮光带22。在平行光照射下，光束可以透过透光窗口21投射在下方，而遮光带部分对应的区域不感光。
30.在一个实施例中，透光窗口的大小与微透镜的大小相同，而遮光带的宽度与晶圆切割的宽度相同或略大于切割宽度。
31.本技术的微透镜的制造设备工作原理如图2所示，压印模具1压印基片3，使基片3上的光敏聚合物填满压印模具下表面上的微透镜，然后使用uv光源在压印模具的上方照射，使光罩2上的透光窗口对应区域的光敏聚合物感光，形成固化区42，而光罩2上的遮光带22对应区域的光敏聚合物不感光，形成未固化区域。压印模具1与基片3分离之后，得到图4所示的中间产品，基片3上的固化区域42对应形成微透镜阵列5，而未固化区域41形成用于切割的部位。再通过化学试剂可以清洗掉未固化区域的光敏聚合物，形成图5所示的透镜结构。最后可通过机械切割手段，将多个微透镜阵列5分割。
32.本技术实施例提供的微透镜的晶圆级制造方法，具体包括以下步骤：s1. 提供一压印模具1，所述的压印模具上具有若干微结构单元11；s2. 提供一光罩2，所述的光罩上具有若干透光窗口21，；s3. 提供一基片，并在所述的基片上敷设光敏聚合物；s4.利用所述的压印模具对所述的基片进行压印；s5.用紫外线对所述的光罩进行照射，使所述的若干透光窗口处的光敏聚合物感光固化；s6.分离所述的基片与压印模具，通过化学试剂清洗所述的基片，以去除所述的未固化的光敏聚合物；
s7.在所述的基片上被去除光敏聚合物的区域处切割，使所述的若干微结构单元分离。
33.在本实施例中，基片的材质可选择玻璃、高分子聚合物或半导体硅衬底等透明衬底。而光敏聚合物选用环氧树脂材料。
34.在本实施例中，微透镜的尺寸为纳米级。需要说明的是，在可替代的其它实施例中，微结构单元也可以根据实际的需要设置成其它合适大小的尺寸，在此并不对本技术的保护范围产生限定作用。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种微透镜的晶圆级制造方法，其特征在于，它包括以下步骤：s1. 提供一压印模具，所述的压印模具上具有若干微结构单元；s2. 提供一光罩，所述光罩上具有若干透光窗口，所述若干透光窗口与所述压印模具上的所述若干微结构单元一一对应，所述光罩的若干透光窗口之间的区域形成若干遮光带；s3. 提供一基片，并在所述的基片上设置光敏聚合物；s4.利用所述的压印模具对所述基片进行压印；s5.用紫外线对所述光罩进行照射，使所述若干透光窗口处的光敏聚合物感光固化；s6.分离所述的基片与压印模具，去除基片上未固化的光敏聚合物。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的光罩形成在所述的压印模具上。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述的光罩通过真空镀膜技术形成在所述的压印模具的表面上，再经过光刻工艺形成所述的若干个透光窗口。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述的光罩为铬镀层。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤s6中，通过化学试剂清洗所述的基片，以去除所述的未固化的光敏聚合物。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述的光敏聚合物为环氧树脂。7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括步骤s7.在所述的基片上的未固化区域处切割，使所述的若干微透镜阵列分离。8.一种微透镜的制造设备，其特征在于，包括：uv光源、压印模具和光罩，所述的压印模具上具有若干微结构单元，所述的光罩上具有若干透光窗口，所述的若干透光窗口与所述压印模具上的所述若干微结构单元一一对应，所述光罩上位于若干透光窗口之间的区域形成遮光带。9.根据权利要求8所述的制造设备，其特征在于：所述的光罩形成在所述的压印模具上。10.根据权利要求9所述的制造设备，其特征在于：所述的光罩通过真空镀膜技术形成在所述的压印模具的表面上，再经过光刻工艺形成所述若干个透光窗口。

技术总结

本发明公开一种微透镜的晶圆级制造方法及制造设备，该方法包括以下步骤：S1.提供一压印模具；S2.提供一光罩，光罩上位于若干透光窗口之间的区域形成若干遮光带；S3.提供一基片，并在基片上敷设光敏聚合物；S4.利用压印模具对基片进行压印；S5.用紫外线对光罩进行照射，使若干透光窗口处的光敏聚合物感光固化；S6.分离基片与压印模具，将未固化的光敏聚合物从基片上去除。本申请只在有微透镜的部分对光敏聚合物进行固化，而位于遮光带下方的光敏聚合物会被去除，因此在后续的切割工艺中，可以避免在聚合物-基片界面上形成应力，从而避免切割过程中微透镜与基片材料分离。割过程中微透镜与基片材料分离。割过程中微透镜与基片材料分离。