DE19624593A1

DE19624593A1 - Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinse

Info

Publication number: DE19624593A1
Application number: DE1996124593
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Rer Nat Kuke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-02

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von der Gattung aus, wie im unabhängigen Anspruch 1 angegeben.

Nach einem üblichen Verfahren können optische Mikrolinsen im Vielfachnutzen durch Reaktives Ionenätzen (RIE) oder durch einen anderen isotropen Ätzprozeß im Großnutzen kostengünstig und mit hoher Präzision hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird zunächst auf einem Oberflächenbereich eines Wafers, in dem die Linse erzeugt werden soll, ein Ätzschild aus Fotolack aufgebracht, der während des RIE-Prozesses abgetragen wird und durch seine Dickenverteilung die Gestalt der zu ätzenden Mikrolinse bestimmt. Bei einer Sammellinse, die konvex gewölbt sein muß, hat auch der Ätzschild aus Fotolack nahezu die Gestalt einer Kugelkappe. Zur Herstellung des Ätzschildes wird zunächst durch fotolithographische Strukturierung ein Fotolackzylinder mit dem Durchmesser der zu ätzenden Linse erzeugt. Dieser Zylinder wird durch Temperatureinwirkung zu einer Kugelkappe verschmolzen. Beim RIE-Prozeß überträgt sich die Form des Fotolackschildes auf die Form der geätzten Mikrolinse, da die dünneren Außenbereiche schneller abgetragen werden als die dicken Innenbereiche des Schildes. Im Mittenbereich unter dem Ätzschild wird das Wafer daher länger vor dem Ätzangriff geschützt und bleibt deshalb höher als im Randbereich.

Da durch Aufschmelzen nur konvex geformte Ätzschilde herstellbar sind, lassen sich nach diesem Stand der Technik auch nur konvexe Flächen durch Übertragen der Schildstruktur auf die Waferoberfläche erzeugen.

Vorteile der Erfindung

Der Anmeldungsgegenstand mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat folgenden Vorteil:
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung geätzter Mikrolinsen mit negativer Brennweite und geätzter Hohlspiegel. Für bestimmte Anwendungen ist es nämlich wünschenswert, mikro-optische Streulinsen zur Auffächerung von Lichtbündeln oder mikro-optische Hohlspiegel zum Sammeln einzusetzen. Ein Beispiel für den vorteilhaften Einsatz eines Streulinsenarrays ist die Verbesserung der Abstrahlcharakteristik von flachen Bildschirmen, wie sie zum Beispiel in Note-Book- oder Laptop-Rechnern eingesetzt werden. Hier würde eine transparente Platte vor dem Bildschirm, die vor jedem Pixel eine Streulinse trägt, den Beobachtungswinkel vergrößern. Ein Anwendungsbeispiel für den Einsatz von Hohlspiegeln ist die Strahlbündelung mit gleichzeitiger Strahlumlenkung bei der Laser-Faser oder Faser-Fotodiodenkopplung in der optischen Nachrichtentechnik.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Merkmale auch, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden können.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es ist dargestellt in

Fig. 1 Der schematische Verfahrensablauf nach der Erfindung;

Fig. 2 Der Verfahrensablauf nach dem Stand der Technik.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der mikro optischen konkaven Flächen wird anhand der Figuren im Vergleich zum bekannten Verfahren für die Herstellung konvexer Flächen erläutert. Die Fig. 2a bis 2d zeigen den Herstellungsprozeß für konvexe Linsen nach dem Stand der Technik. Auf einem Wafer 1 wird eine Schutzschicht 2 beispielsweise aus Fotolack aufgebracht und fotolithographisch strukturiert (Fig. 2b).

Strukturierte Zylinder 3 werden durch Erwärmung zu Kugelkappen 4 aufgeschmolzen (Fig. 2c), die jeweils als Ätzschild für das Reaktive Ionenätzen dienen. Die Form der Ätzschilde 4 überträgt sich beim Ätzprozeß auf die Oberflächenform der aus dem Wafer geätzten Mikrolinsen 5 (Fig. 2d). Die Zwischenräume zwischen den Mikrolinsen können durch eine weitere Schutzschicht (hier nicht gezeigt) vor dem Ätzangriff geschützt werden. Da beim Aufschmelzprozeß bedingt durch die Oberflächenspannung der flüssigen Schildstrukturen nur konvexe Schilde herstellbar sind, können nach diesem Verfahren auch nur konvexe Flächen in die Waferoberfläche geätzt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach Fig. 1 zur Erzeugung mindestens einer konkav gewölbten Struktur auf einem Oberflächenbereich eines Wafers 1 werden zunächst, wie beim oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von konvex gewölbten Strukturen entsprechend den Fig. 2a bis 2c Ätzschilde 4 mit konvex gewölbter Oberfläche hergestellt, wobei die aus der Schutzschicht 2 fotolitographisch strukturierten Zylinder 3 durch Erwärmung in Ätzschilde 4 mit konvex gekrümmter Oberfläche aufgeschmolzen werden können. Diese konvexen Ätzschilde 4 (oder auch kegelförmige) werden mit einer weiteren Schutzschicht 20 umgeben, die beim Ätzprozeß langsamer abgetragen wird, als die konvexen Ätzschilde 4. Die Schutzschicht 20 bildet also einen weiteren, ätzresistenteren Ätzschild. In der Fig. 1d ist ein Zwischenstadium während des Ätzprozesses gezeigt. Die Oberflächen der schneller ätzbaren Ätzschilde 4 sind hier bereits konkav geformt. Diese Form überträgt sich beim weiteren Ätzen auf die darunterliegenden Oberflächenbereiche des Wafers 1, wodurch die konkav gewölbten Strukturen 50 im Wafer 1 erzeugt werden. Beim Einsatz als Hohlspiegel werden diese konkaven Flächen verspiegelt. Beim Einsatz als Streulinsen können die Flächen vorteilhafterweise mit einer Anti-Reflexionsschicht versehen werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinse an einem Oberflächenbereich eines Wafers (1) durch Verfahrensschritte, in deren Verlauf zunächst ein Ätzschild (4) auf demjenigen Oberflächenbereich aufgebracht wird, unter dem die Mikrolinse gebildet werden soll, worauf beim Ätzen die Dickenverteilung des Ätzschildes (4) die Gestaltung des unter dem Ätzschild liegenden Oberflächenbereiches des Wafers (1) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzschild (4) weniger ätzresistent ist als ein weiterer Ätzschild (20), der vor dem Ätzen in unmittelbarer Umgebung des ersten Ätzschildes (4) aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des weniger ätzresistenten Ätzschildes (4) mit zunehmendem Abstand von dem Oberflächenbereich abnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weniger ätzresistente Ätzschild (4) so ausgebildet ist, daß sein dem Oberflächenbereich des Wafers abgewandter Oberflächenteil konvex ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzschild (4) aus weniger ätzresistentem Material zuerst auf den Oberflächenbereich des Wafers (1) aufgebracht wird und anschließend die unmittelbare Umgebung mit dem ätzresistenteren Material des weiteren Ätzschildes (20) aufgefüllt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weniger ätzresistente Ätzschild (4) durch Aufschmelzen einer zylinderförmigen Schicht (3) auf dem Oberflächenbereich hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mikrolinsen im Vielfachnutzen hergestellt werden.