CN102096123A - 一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，包括：在基片上制备圆形或正方形或长方形的平底凹槽；在基片上沉积一层银膜层，再在银膜层上涂布一层可固化的溶胶层，其中溶胶层在表面张力的作用下会在凹槽位置形成弧面，经加热或紫外光照射后溶胶层固化；依此类推，在基片上交替沉积银膜层和涂布、固化溶胶层，在凹槽位置得到由多层银膜层和溶胶层交替组成的多层弧面膜层，直到将凹槽填平，就得到了物面和像面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。该平面缩放倍率超分辨成像透镜能够二维缩小或放大成像，可应用于超分辨缩小光刻或放大成像。这解决了当前平面缩放倍率超分辨成像透镜难以制作的难题，在成像和光刻领域拥有巨大的应用潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种缩放倍率超分辨成像透镜制备方法，尤其涉及一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法。
技术背景
缩放倍率超分辨成像透镜具有广阔的应用前景，例如，应用于超分辨成像、SPP纳米光刻等方面。
缩放倍率超分辨成像透镜的制备方法，利用不同区域光刻胶的曝光剂量的不同使曝光区域的结构图形达到所要求的形状，再通过刻蚀将图形转移到衬底上。可以。但其缺点是该类型的缩放倍率超分辨成像透镜的物面和像面均为曲面，很难与投影光刻***结合起来；成像或光刻的有效面积很小，成像质量不高，难以满足实际应用的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有平面缩放倍率超分辨成像透镜制作的限制之处，提供一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，该方法只需要使用常规的光刻、镀膜和涂胶技术，就可以制备得到物面和像面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜，在缩小光刻和放大成像方面拥有巨大的应用潜力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于步骤如下：
(1)在基片上制备圆形或正方形或长方形的凹槽；所述基片材料为石英、玻璃、氮化硅、硅、锗或有机聚合材料；所述凹槽垂直于基片表面方向的形状为圆形、正方形或长方形，凹槽的底面为平面且与基片的表面平行，凹槽的直径或边长为200nm至10000nm，凹槽的深度为50nm至4000nm；
(2)在步骤1制备成的凹槽上沉积一层银膜层，所述银膜层的厚度为2nm至100nm；
(3)采用旋涂的方法在沉积了一层银膜层的凹槽里涂布一层可固化的溶胶层，溶胶层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热或紫外光照射处理后溶胶层固化；所述可固化的溶胶层的厚度为2nm至100nm；
(4)在所述凹槽里交替沉积银膜层和涂布、固化溶胶层，得到银层和溶胶层交替组成的多层弧面膜层，直到将凹槽填平，即制备得到两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。
所述步骤(1)中的有机聚合材料包括聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚氟苯乙烯。
所述步骤(1)中的凹槽的数量为1个或多个。
所述步骤(2)中银膜的制备方法可以为溅射、蒸镀、化学气相沉积或化学液相沉积。
所述步骤(3)中溶胶包括SOG、PMMA、增粘剂或AR3170、AR7700等薄型光刻胶，各溶胶层的厚度及厚度分布由溶胶粘度、旋涂转速、凹槽弧面形状来共同决定。
所述步骤(4)中银层和溶胶层交替组成的多层弧面膜层的层数为5至200层；根据消逝波垂直于银层表面传播的特性，利用多层弧面膜层的弧面结构可以实现光波的曲线传播，从而达到缩放倍率超分辨成像功能。
本发明与现有的方法相比的优点在于：本发明可制备物面和像面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜，超分辨成像透镜的缩放倍率的范围为0.1-10；为缩放倍率超分辨成像透镜的制备提供了一种精确、新颖、方便、高效的加工途径；且工艺简单，易于实现。
附图说明
图为本发明方法的实现流程图；
图1为本发明实施例1中，在石英衬底的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例1中，在石英衬底表面制备圆形凹槽后的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例1中，在基片表面沉积银膜后的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例1中，在基片表面旋涂PMMA后的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例1中，在基片表面沉积第二层银膜后的剖面结构示意图；
图6为本发明实施例1中，在基片表面旋涂第二层PMMA后的剖面结构示意图；
图7为本发明实施例1中，交替沉积银膜层和涂布、固化溶胶层，直到将凹槽填平，得到的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜的剖面结构示意图；
图中：1代表衬底材料石英；2代表银膜；3代表PMMA。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例对领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。
实施例1，制作，其具体制作过程如下：
(1)在如图1所示的平整洁净的石英基片上制备1个圆形凹槽：如图2所示，圆形凹槽的底面为与基片表面平行的平面，圆形凹槽上底的直径为1微米、下底的直径为1微米、深度为0.5微米。
(2)如图3所示，在基片上用蒸镀的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为15纳米。
(3)如图4所示，采用旋涂的方法在基片上涂布一层PMMA，PMMA层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热后PMMA固化；凹槽中溶胶层的厚度为15-50纳米，其中根据表面能最小原理，PMMA层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)如图5、6、7所示，在凹槽里交替蒸镀21层银膜层和涂布、固化20层PMMA层，将凹槽填平，就可以得到银层和PMMA层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。
实施例2，制作，其具体制作过程如下：
(1)在平整洁净的石英基片上制备100*100成正交排列的圆形凹槽阵列；其中每一行或每一列中相邻两个圆形凹槽的中心间距为5微米；每个圆形凹槽的底面都为与基片表面平行的平面，圆形凹槽上底的直径均为1.5微米、下底的直径均为1.5微米、深度为0.6微米。
(2)在基片上用蒸镀的方法沉积一层金膜层，金膜层的厚度为20纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层可固化的X溶胶层，X溶胶层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经紫外光照射后X溶胶层固化；凹槽中X溶胶层的厚度为15-50纳米，其中根据表面能最小原理，X溶胶层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替蒸镀25层金膜层和涂布、固化24层X溶胶层，将凹槽填平，就可以得到金层和X溶胶层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜阵列。
实施例3，制作，其具体制作过程如下：
(1)在平整洁净的K9玻璃基片上制备10*10成正交排列的正方形凹槽阵列；其中每一行或每一列中相邻两个圆形凹槽的中心间距为3微米；每个正方形凹槽的底面都为与基片表面平行的平面，正方形凹槽上底的边长为2微米、下底的边长为1.5微米、深度为1微米。
(2)在基片上用磁控溅射的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为20纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层SOG层，SOG层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，加热后SOG转化为SiO2而固化；凹槽中SiO2层的厚度为15-50纳米，其中根据表面能最小原理，SiO2层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替溅射沉积31层银膜层和涂布、固化30层SOG层，将凹槽填平，就可以得到银层和SiO2层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜阵列。
实施例4
(1)在平整洁净的氮化硅基片上制备1个正方形凹槽：正方形凹槽的底面为与基片表面平行的平面，正方形凹槽上底的边长为1微米、下底的边长为1微米、深度为0.5微米。
(2)在基片上用蒸镀的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为15纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层PMMA，PMMA层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热后PMMA固化；凹槽中PMMA层的厚度为10-50纳米，其中根据表面能最小原理，PMMA层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替蒸镀41层银膜层和涂布、固化40层PMMA层，将凹槽填平，就可以得到银层和PMMA层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。
实施例5
(1)在平整洁净的石英基片上制备1个正方形凹槽：正方形凹槽的底面为与基片表面平行的平面，正方形凹槽上底的边长为10微米、下底的边长为10微米、深度为3微米。
(2)在基片上用蒸镀的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为10纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层增粘剂HMDS，增粘剂HMDS层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热后增粘剂HMDS固化；凹槽中增粘剂HMDS层的厚度为5-30纳米，其中根据表面能最小原理，增粘剂HMDS层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替蒸镀100层银膜层和涂布、固化100层增粘剂HMDS层，将凹槽填平，就可以得到银层和增粘剂HMDS层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。
实施例6
(1)在平整洁净的聚酰亚胺基片上制备1个长方形凹槽：凹槽的底面与基片表面平行，长方形凹槽的长度为100微米、上底宽度为1微米、下底宽度为1微米、深度为0.5微米。
(2)在基片上用热蒸镀的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为15纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层PMMA，PMMA层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热后PMMA固化；凹槽中溶胶层的厚度为15-50纳米，其中根据表面能最小原理，PMMA层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替蒸镀21层银膜层和涂布、固化20层PMMA层，将凹槽涂平，就可以得到银层和PMMA层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。。
实施例7
(1)在平整洁净的石英基片上制备100个平行排列的长方形凹槽阵列；其中相邻两个长方形凹槽的中心间距为5微米；每个长方形凹槽的底面都为与基片表面平行的平面，长度均为200微米，上底宽度均为1.5微米、下底宽度均为1.5微米、深度均为0.6微米。
(2)在基片上用电子束蒸镀的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为20纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层可固化的AR7700光刻胶，光刻胶层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热后光刻胶层固化；凹槽中光刻胶层的厚度为20-50纳米，其中根据表面能最小原理，光刻胶层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替蒸镀50层银膜层和涂布、固化49层光刻胶层，将凹槽涂平，就可以得到银层和光刻胶层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜阵列。
实施例8
(1)在平整洁净的玻璃基片上制备20个平行排列的长方形凹槽阵列；其中相邻的长方形凹槽的中心间距为3微米；每个长方形凹槽的底面都为与基片表面平行的平面，长方形凹槽的长度均为500微米，上底宽度均为2微米、下底宽度均为1.5微米、深度均为1微米。
(2)在基片上用磁控溅射的方法沉积一层银膜层，银膜层的厚度为20纳米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一层光刻胶，其中光刻胶的型号为稀释的AR3170，光刻胶层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，加热后固化；凹槽中溶胶层的厚度为20-60纳米，其中根据表面能最小原理，光刻胶层在凹槽中的厚度分布规律是：凹槽中心区域薄，凹槽边缘区域厚。
(4)在凹槽里交替溅射沉积31层银膜层和涂布、固化30层光刻胶层，将凹槽涂平，就可以得到银层和光刻胶层交替组成的多层弧面膜层组成的两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜阵列。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
Claims (6)
1.一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于步骤如下：
(1)在基片上制备圆形或正方形或长方形的凹槽；所述基片材料为石英、玻璃、氮化硅、硅、锗或有机聚合材料；所述凹槽垂直于基片表面方向的形状为圆形、正方形或长方形，凹槽的底面为平面且与基片的表面平行，凹槽的直径或边长为200nm至10000nm，凹槽的深度为50nm至4000nm；
(2)在步骤1制备成的凹槽上沉积一层银膜层，所述银膜层的厚度为2nm至100nm；
(3)采用旋涂的方法在沉积了一层银膜层的凹槽里涂布一层可固化的溶胶层，溶胶层在表面张力的作用下会在凹槽里形成弧面，经加热或紫外光照射处理后溶胶层固化；所述可固化的溶胶层的厚度为2nm至100nm；
(4)在所述凹槽里交替沉积银膜层和涂布、固化溶胶层，得到银层和溶胶层交替组成的多层弧面膜层，直到将凹槽填平，即制备得到两面均为平面的缩放倍率超分辨成像透镜。
2.根据权利要求1所述的一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于：所述有机聚合材料包括聚酰亚胺、聚苯硫醚或聚氟苯乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的凹槽的数量为1个或多个。
4.根据权利要求1所述的一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于：所述步骤(2)中银膜的制备方法可以为溅射、蒸镀、化学气相沉积或化学液相沉积。
5.根据权利要求1所述的一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于：所述步骤(3)中溶胶包括SOG、PMMA、增粘剂或AR3170、AR7700薄型光刻胶。
6.根据权利要求1所述的一种制备平面缩放倍率超分辨成像透镜的方法，其特征在于：所述步骤(4)中银层和溶胶层交替组成的多层弧面膜层的层数为5至200层。
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2010
- 2010-12-22 CN CN2010106177346A patent/CN102096123B/zh active Active
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| CN102096123B (zh) | 2012-08-08 |
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