[发明专利]一种微透镜掩模版及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微透镜掩模版及其制备方法，属于纳米光子器件技术领域，方法包括：在衬底上组装单层聚苯乙烯微球，形成第一样片；在第一样片上涂布第一胶体，刻蚀第一胶体以露出部分聚苯乙烯微球，形成第二样片；去除第二样片上的聚苯乙烯微球，得到球形空腔模具；在球形空腔模具填充第二光刻胶，并定型、曝光以固化第二光刻胶；分离第二光刻胶和球形空腔模具，得到可重复使用的微透镜掩模版。本发明制备的微透镜掩模版可在大面积辅助光刻微纳图案中重复使用，成本低周期短效率高。

技术领域

本发明涉及纳米光子器件技术领域，尤其涉及一种微透镜掩模版及其制备方法。

背景技术

在当今高集成度芯片以及基于等离子体的物理功能器件等发展应用需求下，微纳级特征尺寸结构图案及阵列的大面积快速制备成为热门的关注点。近年来发展的各种微纳工艺如电子、离子束光刻法，双/多光束干涉光刻法，近场探针扫描光刻法以及纳米压印法等为社会带来了庞大的经济效益同时也为科技发展的推动做出了巨大的贡献。

传统的紫外激光双/多光束干涉光刻法在制备微纳米图案阵列方面显示出成本低、效率高的优点，但其不足是制备的图案形貌单一，如常规的一维光栅和二维圆形孔/柱阵列。电子、离子束光刻法制备的微纳结构多样灵活，但因其价格高昂而多局限使用于科研领域。近场探针扫描光刻法的效率低下，纳米压印技术解决了不可快速重复制备微纳图案的问题，但其模板的制作多同样需要较高精度的电子、离子束光刻来完成，工艺较为复杂。相比之下，微球阵列辅助光刻结合传统紫外光刻以及微球结构参与作为掩膜的独特点，不仅具有成本低、效率高的特点，还具有更多灵活性，能制备更多形貌、及三维结构的微纳米图案阵列，但微球辅助光刻法中作为掩模版的微球需要在每次曝光后去除，然后每次制作样片都需要再次重复组装微球掩模版，即微球阵列掩模版不可重复利用，这在一定程度上限制了其广泛使用。

本发明利用微球作为辅助掩模以及胶体材料的流动性和可塑性，提出一种微透镜掩模版的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中微球阵列掩模版不可重复利用的不足，提供一种微透镜掩模版及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微透镜掩模版制备方法，包括以下步骤：

S01：在衬底上组装单层聚苯乙烯微球，形成第一样片；

S02：在第一样片上涂布第一胶体，刻蚀第一胶体以露出部分聚苯乙烯微球，形成第二样片；

S03：去除第二样片上的聚苯乙烯微球，得到球形空腔模具；

S04：在球形空腔模具填充第二光刻胶，并固化第二光刻胶；

S05：分离第二光刻胶和球形空腔模具，得到可重复使用的微透镜掩模版。

具体地，在衬底上组装单层聚苯乙烯微球还包括：

S011：在衬底上形成紧密排布的聚苯乙烯微球；

S012：刻蚀紧密排布的聚苯乙烯微球，得到非紧密排布的聚苯乙烯微球。

具体地，在衬底上形成紧密排布的聚苯乙烯微球采用的是气液面组装法或旋涂法。

具体地，刻蚀紧密排布的聚苯乙烯微球是采用的RIE刻蚀法，以减小聚苯乙烯微球的直径。其中，采用RIE刻蚀的功率范围为30-150w，气压范围为1-12pa，通过气体流速20-150sccm。

具体地，第一胶体具体为PMMA与氯仿的混合溶液胶体，其厚度范围为800-4000nm。

具体地，固化第二光刻胶包括使用洁净玻璃片6覆盖第二光刻胶以将第二光刻胶定型，并透过玻璃片6进行UV曝光使得胶体固化，UV曝光7剂量可在70-200mJ/cm2。