一種衍射光學(xué)元件的制作方法，涉及微光學(xué)器件的制作。1)在基片上制作金屬層；2)涂膠，光刻顯影，腐蝕出金屬層作為刻蝕掩膜，該金屬層直徑為微透鏡Z外層環(huán)帶外徑；3)按設(shè)計(jì)厚度刻蝕基片形成Z外層第一個(gè)環(huán)帶；4)第二次涂膠，背面曝光光刻，顯影，保留光刻膠，側(cè)向腐蝕步驟2)中的金屬層，去除光刻膠；5)正面涂膠，背面曝光顯影；6)按設(shè)計(jì)厚度刻蝕基片形成Z外層第二個(gè)環(huán)帶；7)重復(fù)步驟4)，直到刻蝕出所有環(huán)帶，得到具有多臺(tái)階的微透鏡衍射光學(xué)元件。從根本上避免了傳統(tǒng)套刻方法制作微透鏡帶來(lái)的不可避免的誤差，減少了制作過(guò)程中的工藝步驟，降低了難度，同時(shí)也為制作其他多臺(tái)階器件提供了途徑。

　　【專(zhuān)利說(shuō)明】一種衍射光學(xué)元件的制作方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001]本發(fā)明涉及微光學(xué)器件的制作，尤其是涉及無(wú)需套刻對(duì)版來(lái)制作多臺(tái)階微透鏡的一種衍射光學(xué)元件的制作方法。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002]衍射微透鏡陣列的制備是基于傳統(tǒng)的折射型微透鏡陣列發(fā)展起來(lái)的，二者的制作工藝具有傳承性。衍射微透鏡具備多臺(tái)階的特性，目前其制作方法大致分為光刻膠加離子刻蝕轉(zhuǎn)移法、束能直寫(xiě)技術(shù)以及灰度掩膜技術(shù)。但是Z為實(shí)用，可靠性Z好的方法當(dāng)屬光刻膠加離子刻蝕轉(zhuǎn)移的方法。

　　[0003]對(duì)于二元微透鏡，階梯形分布的相位近似表達(dá)式可以巧妙地克服在加工一個(gè)厚度連續(xù)變化形狀時(shí)遇到的困難，并且可以通過(guò)一系列二元振幅掩模曝光和圖形轉(zhuǎn)印來(lái)實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)Swanson G J.Binary optics technology:the theory and design of mult1-leveldiffractive optical elements[R].MASSACHUSETTS INST OF TECH LEXINGTON LINCOLNLAB,1989.)。在光刻工藝中，二元光學(xué)元件的位相等級(jí)數(shù)L和所需的掩模數(shù)N之間存在這樣的關(guān)系:L=2n。因此制作8相位臺(tái)階和16相位臺(tái)階微透鏡分別需要三塊和四塊掩模版。實(shí)際制作中一般采用三塊掩模版，經(jīng)三次光刻和三次刻蝕技術(shù)制造八相位(或八臺(tái)階)衍射微透鏡陣列，可基本滿足要求。微透鏡的制作工藝主要包括掩模版的設(shè)計(jì)和制作，利用光刻技術(shù)將所設(shè)計(jì)的掩模版圖形轉(zhuǎn)印到光刻膠上，利用干法刻蝕或濕法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形高保真地轉(zhuǎn)移到襯底表面，形成所需的浮雕結(jié)構(gòu)。

　　[0004]隨著器件特征尺寸的減小，微透鏡環(huán)帶之間的寬度也隨之減小，為了制作高精度的衍射微透鏡就必須滿足相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)精度。常規(guī)的套刻工藝中第η塊掩膜版和第η-1塊掩膜版是嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)的，環(huán)帶線條隨著器件減小變得越來(lái)越精細(xì)，細(xì)微的套刻誤差將導(dǎo)致衍身寸效率大大降低(見(jiàn)Unno Y.Point-spread function for binary diffractive lensesfabricated with misaligned masks[J].Applied optics,1998，37(16):3401-3407.)。影響衍射效率的重要因素有三個(gè):縱向刻蝕深度誤差，橫向?qū)?zhǔn)誤差和線寬誤差，而橫向?qū)?zhǔn)誤差對(duì)衍射效率影響是Z大的。因而目前一般的光刻精度嚴(yán)重制約了微透鏡尺寸繼續(xù)減小。工藝上迫切需要一種能夠擺脫光刻精度限制的方法來(lái)制作微透鏡。