專利名稱：一種尖劈型超透鏡的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡的制備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種尖劈型超透鏡的制備方法，用于制造實(shí)現(xiàn)超分辨成像的尖劈型超透鏡。
背景技術(shù)：
超透鏡可以突破光的衍射極限，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)小于光波長尺度的成像或光刻，在微電子、納米加工、生物檢測等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。其中，尖劈型超透鏡是一種結(jié)構(gòu)較為簡單的超透鏡，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為金屬/介質(zhì)膜層組成的多層膜及多層膜上的一個(gè)傾斜切面，其中傾斜切面在觀測時(shí)作為超透鏡的相面，傾斜切面正下方的平面多層膜表面作為超透鏡的物面。如果將要觀測的細(xì)微物體置于傾斜切面超透鏡的物面，圖像信息可以通過多層膜投影到該超透鏡的斜切面即相面形成放大的像，從而實(shí)現(xiàn)一維放大和超衍射觀測。盡管幾年前尖劈型的傾斜切面超透鏡的理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就已被發(fā)表，尖劈型超透鏡的制備仍然是一道尚未解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對尖劈型超透鏡的制造困難，提出一種新穎的制備尖劈型超透鏡的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種尖劈型超透鏡的制備方法，其步驟為步驟(I)在平整的紫外透明基底上依次涂布或沉積犧牲層和掩蔽層；步驟(2)在掩蔽層上涂光刻膠，曝光得到直線結(jié)構(gòu)；步驟(3)將直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到掩蔽層；步驟(4)用掩蔽層做掩蔽，對犧牲層進(jìn)行各向同性刻蝕，使掩蔽層部分懸空；步驟(5)傾斜蒸鍍金屬/介質(zhì)膜層交替組成的多層膜；步驟(6)去除犧牲層和附著在犧牲層上的掩蔽層，得到位于紫外透明基底上的尖劈型超透鏡。所述步驟(I)中的紫外透明基底可以為石英、玻璃、藍(lán)寶石或Si3N4基片，犧牲層為光刻膠、PMMA或其它有機(jī)材料，掩蔽層為鉻、銀、銅、鈦、SiO2, Si、SiC或Si3N4膜層。所述步驟(2)中曝光的方法為接觸式曝光、接近式曝光或移動曝光。所述步驟(3)中將直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到掩蔽層的刻蝕方法為IBE、RIE或ICP。所述步驟(4)中對犧牲層進(jìn)行各向同性刻蝕的刻蝕方法為RIE或濕法腐蝕，在刻蝕犧牲層時(shí)光刻膠會被全部刻蝕去除或刻蝕部分厚度。所述步驟(5)中的金屬/介質(zhì)膜層，金屬膜層可以為銀、金或金銀合金，介質(zhì)膜層為為Si02、A1203、SiC或Si3N4，蒸鍍的方向與直線結(jié)構(gòu)的方向垂直，并與基底法線的方向夾角為100-180度。所述步驟(6)中去除犧牲層、掩蔽層的方法為將基底置于丙酮、異丙醇或乙醇溶液中浸泡。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明只需要通過常規(guī)的光刻、IBE刻蝕、RIE刻蝕或濕法腐蝕、陰影蒸鍍，就可以制備得到用于實(shí)現(xiàn)超分辨成像的尖劈型超透鏡。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I中，依次涂布PMMA層和沉積硅掩蔽層后石英基底的剖面結(jié)構(gòu)示意
圖2是本發(fā)明實(shí)施例I中，制備光刻膠直線線條后石英基底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例I中，將光刻膠直線線條RIE刻蝕傳遞到硅掩蔽層后石英基底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例I中，對PMMA進(jìn)行各向同性RIE刻蝕后石英基底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例I中，進(jìn)行陰影蒸鍍多層膜后石英基底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例I中，去除PMMA犧牲層和硅掩蔽層后得到的尖劈型超透鏡和石英基底剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例I中，尖劈型超透鏡的放大的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I代表基底材料石英；2代表PMMA ；3代表硅；4代表光刻膠；5代表多層膜；6代表銀；7代表SiO2。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實(shí)施例對領(lǐng)域的技術(shù)人員即可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部內(nèi)容。實(shí)施例1，制備由10層多層膜組成的尖劈型超透鏡，制作過程如下(I)在平整的石英基底上涂布500nm的PMMA作為犧牲層，然后沉積50nm的硅作為掩蔽層，如圖I所示；(2)在硅掩蔽層上涂光刻膠ARP3120，采用接觸式曝光、顯影后得到光刻膠線條寬度10微米、空白區(qū)寬度20微米、長度20毫米的光刻膠直線結(jié)構(gòu)，如圖2所示；(3)用RIE將光刻膠直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到硅掩蔽層，如圖3所示；(4)用硅掩蔽層做掩蔽，以高腔壓O2對PMMA犧牲層進(jìn)行各向同性刻蝕，使直線結(jié)構(gòu)邊緣有400nm的娃掩蔽層懸空,如圖4所示；(5)以與直線結(jié)構(gòu)的方向垂直、與石英基底的法線方向成150度的傾斜角，向石英基片交替傾斜蒸鍍Ag/Si02膜層，得到Ag/Si02膜層交替組成的多層膜結(jié)構(gòu)；其中Ag和SiO2膜層各5層，每層Ag膜層、SiO2膜層的厚度均為30nm，多層膜的總厚度為300nm，如圖5所示；(6)將石英基底泡在丙酮溶液里，去除PMMA犧牲層和附著在犧牲層上的硅掩蔽層，得到位于石英基底上的尖劈型超透鏡，如圖6所示。其中，尖劈型超透鏡的放大截面圖如圖7所示。
實(shí)施例2，制備尖劈型超透鏡，制作過程如下(I)在平整的K9玻璃基底上涂布800nm的負(fù)性光刻膠作為犧牲層，然后沉積60nm的鉻作為掩蔽層；(2)在鉻掩蔽層 上涂光刻膠ARP3170，移動曝光、顯影后得到線條寬度30微米、空白區(qū)寬度10微米、長度500微米的光刻膠直線結(jié)構(gòu)；(3)用IBE將光刻膠直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到鉻掩蔽層；(4)用鉻掩蔽層做掩蔽，以高腔壓O2對ARP3120負(fù)性光刻膠犧牲層進(jìn)行各向同性RIE刻蝕，使直線結(jié)構(gòu)邊緣500nm寬度的鉻掩蔽層懸空；(5)以與直線結(jié)構(gòu)的方向垂直、與K9玻璃基片的法線方向成160度的傾斜角，向K9玻璃基片交替傾斜蒸鍍Ag/Si02膜層，得到Ag/Si02膜層交替組成的多層膜結(jié)構(gòu)；其中Ag和SiO2膜層各20層，每層Ag膜層、SiO2膜層的厚度均為12nm，多層膜的總厚度為480nm ；(6)將K9玻璃基片泡在丙酮溶液里，去除PMMA犧牲層和附著在犧牲層上的鉻掩蔽層，得到位于K9玻璃基片上的尖劈型超透鏡。本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下 步驟(I)在平整的紫外透明基底上依次涂布或沉積犧牲層和掩蔽層； 步驟(2)在掩蔽層上涂光刻膠，曝光得到直線結(jié)構(gòu)； 步驟(3)將直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到掩蔽層； 步驟(4)用掩蔽層做掩蔽，對犧牲層進(jìn)行各向同性刻蝕，使掩蔽層部分懸空； 步驟(5)傾斜蒸鍍金屬/介質(zhì)膜層交替組成的多層膜； 步驟(6)去除犧牲層和附著在犧牲層上的掩蔽層，得到位于紫外透明基底上的尖劈型超透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的紫外透明基底可以為石英、玻璃、藍(lán)寶石或Si3N4基片，犧牲層為光刻膠、PMMA或其它有機(jī)材料，掩蔽層為鉻、銀、銅、鈦、Si02、Si、SiC或Si3N4膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中曝光的方法為接觸式曝光、接近式曝光或移動曝光。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中將直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到掩蔽層的刻蝕方法為IBE、RIE或ICP。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中對犧牲層進(jìn)行各向同性刻蝕的刻蝕方法為RIE或濕法腐蝕，在刻蝕犧牲層時(shí)光刻膠會被全部刻蝕去除或刻蝕部分厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的金屬/介質(zhì)膜層，金屬膜層可以為銀、金或金銀合金，介質(zhì)膜層為為Si02、Al203、SiC或Si3N4,蒸鍍的方向與直線結(jié)構(gòu)的方向垂直，并與基底法線的方向夾角為100-180度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尖劈型超透鏡的制備方法，其特征在于所述步驟￠)中去除犧牲層、掩蔽層的方法為將基底置于丙酮、異丙醇或乙醇溶液中浸泡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種尖劈型超透鏡的制備方法，用于制造實(shí)現(xiàn)超分辨成像的尖劈型超透鏡。其主要步驟為在平整的紫外透明基底上依次涂布或沉積犧牲層和掩蔽層；在掩蔽層上涂光刻膠，曝光得到直線結(jié)構(gòu)；將直線結(jié)構(gòu)刻蝕傳遞到掩蔽層；用掩蔽層做掩蔽，對犧牲層進(jìn)行各向同性刻蝕，使掩蔽層部分懸空；傾斜蒸鍍多層膜；去除犧牲層、掩蔽層，得到尖劈型超透鏡。本發(fā)明該方法只需要通過常規(guī)的光刻、IBE刻蝕、RIE刻蝕或濕法腐蝕、陰影蒸鍍，就可以制備得到用于實(shí)現(xiàn)超分辨成像的尖劈型超透鏡。
文檔編號B82Y10/00GK102621803SQ201210107639
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者馮沁, 劉凱鵬, 張鷥懿, 楊磊磊, 王長濤, 羅先剛, 胡承剛, 趙澤宇, 陶興, 黃成 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所