使用
半導體光刻工藝量產(chǎn)平面
透鏡的詳細步驟:
< *OF 一、設計階段
kGP?Jx\PkH 首先,根據(jù)平面透鏡的預期用途(如
成像、聚焦等),使用
光學設計軟件(如 Zemax、Code V 等)來確定透鏡的光學
參數(shù)。這些參數(shù)包括焦距、數(shù)值孔徑、工作波長范圍等。例如,對于一個用于可見光成像的平面透鏡,可能需要設計其焦距為 5mm,數(shù)值孔徑為 0.3,工作波長在 400 - 700nm 之間。
Z9I./s9 根據(jù)
光學設計結(jié)果,生成透鏡的表面輪廓數(shù)據(jù)。這個輪廓數(shù)據(jù)描述了透鏡表面的高度變化,通常以數(shù)字形式存儲,它將作為光刻工藝中的圖案設計基礎。
$@;[K\ 光刻掩模設計
PQr
N";+ 基于透鏡的表面輪廓數(shù)據(jù),設計光刻掩模圖案。光刻掩模是一種帶有特定圖案的模板,用于在光刻過程中控制光線的曝光區(qū)域。
EMbsKG 對于平面透鏡制造,掩模圖案要精確地對應透鏡表面的高低起伏部分。例如,如果透鏡的某個區(qū)域需要凸起,在掩模上對應的區(qū)域則是透光的,以便后續(xù)的光刻膠在該區(qū)域曝光并發(fā)生化學反應,從而形成與透鏡形狀相關的結(jié)構(gòu)。掩模圖案通常采用計算機輔助設計(CAD)軟件進行設計,并且要考慮到光刻工藝的分辨率極限。例如,目前先進的光刻技術分辨率可以達到幾
納米級別,但實際掩模設計要根據(jù)所使用的光刻設備能力來確定圖案的最小特征尺寸。
D(|$6J 0 二、材料準備
+i =78 襯底選擇
U+
=q_ < 襯底材料是平面透鏡制造的基礎。常用的襯底材料有硅(Si)、石英(SiO₂)、玻璃等。硅襯底具有良好的熱穩(wěn)定性和機械性能,并且與半導體工藝兼容。石英襯底在紫外光等波段具有良好的光學透明性,適用于對光學性能要求較高的平面透鏡。
HfPeR8I%i 襯底的表面平整度和質(zhì)量對透鏡性能有很大影響。在使用前,需要對襯底進行清洗和預處理,以去除表面的雜質(zhì)、顆粒和有機物等。例如,對于硅襯底,可以采用化學清洗方法,如使用氫氟酸(HF)和過氧化氫(H₂O₂)的混合溶液來去除表面的氧化層,然后用去離子水沖洗干凈。
H(s^le:! 光刻膠選擇
H1M>60* 根據(jù)光刻工藝的要求和透鏡圖案的特點選擇合適的光刻膠。光刻膠主要分為正性光刻膠和負性光刻膠。
lc7]=,qyF 正性光刻膠在曝光區(qū)域會發(fā)生分解反應,曝光后可以通過顯影液將曝光部分去除,留下未曝光的部分。負性光刻膠則相反,曝光區(qū)域會發(fā)生交聯(lián)反應,在顯影后留下曝光部分。例如,對于高精度的平面透鏡圖案,可能會選擇分辨率較高的正性光刻膠,如基于化學放大的光刻膠,其能夠?qū)崿F(xiàn)更小的特征尺寸。光刻膠的厚度也需要根據(jù)透鏡的具體結(jié)構(gòu)進行選擇,一般在幾百納米到幾微米之間。
[~wcHE 三、光刻工藝過程
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