專利名稱：一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縮放倍率超分辨成像透鏡制備方法，尤其涉及一種制備平面縮放 倍率超分辨成像透鏡的方法。
背景技術(shù)：
縮放倍率超分辨成像透鏡具有廣闊的應(yīng)用前景，例如，應(yīng)用于超分辨成像、SPP納 米光刻等方面?？s放倍率超分辨成像透鏡的制備方法，利用不同區(qū)域光刻膠的曝光劑量的不同使 曝光區(qū)域的結(jié)構(gòu)圖形達(dá)到所要求的形狀，再通過(guò)刻蝕將圖形轉(zhuǎn)移到襯底上?？梢?。但其缺 點(diǎn)是該類型的縮放倍率超分辨成像透鏡的物面和像面均為曲面，很難與投影光刻系統(tǒng)結(jié)合 起來(lái)；成像或光刻的有效面積很小，成像質(zhì)量不高，難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有平面縮放倍率超分辨成像透鏡制作的限制 之處，提供一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，該方法只需要使用常規(guī)的光刻、 鍍膜和涂膠技術(shù)，就可以制備得到物面和像面均為平面的縮放倍率超分辨成像透鏡，在縮 小光刻和放大成像方面擁有巨大的應(yīng)用潛力。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種制備平面縮放倍率超分辨成像 透鏡的方法，其特征在于步驟如下(1)在基片上制備圓形或正方形或長(zhǎng)方形的凹槽；所述基片材料為石英、玻璃、氮 化硅、硅、鍺或有機(jī)聚合材料；所述凹槽垂直于基片表面方向的形狀為圓形、正方形或長(zhǎng)方 形，凹槽的底面為平面且與基片的表面平行，凹槽的直徑或邊長(zhǎng)為200nm至lOOOOnm，凹槽 的深度為50nm至4000nm ；(2)在步驟1制備成的凹槽上沉積一層銀膜層，所述銀膜層的厚度為2nm至 IOOnm ；(3)采用旋涂的方法在沉積了一層銀膜層的凹槽里涂布一層可固化的溶膠層，溶 膠層在表面張力的作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，經(jīng)加熱或紫外光照射處理后溶膠層固化； 所述可固化的溶膠層的厚度為2nm至IOOnm ；(4)在所述凹槽里交替沉積銀膜層和涂布、固化溶膠層，得到銀層和溶膠層交替組 成的多層弧面膜層，直到將凹槽填平，即制備得到兩面均為平面的縮放倍率超分辨成像透鏡。所述步驟(1)中的有機(jī)聚合材料包括聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚氟苯乙烯。所述步驟(1)中的凹槽的數(shù)量為1個(gè)或多個(gè)。所述步驟O)中銀膜的制備方法可以為濺射、蒸鍍、化學(xué)氣相沉積或化學(xué)液相沉 積。所述步驟(3)中溶膠包括SOG、PMMA、增粘劑或AR3170、AR7700等薄型光刻膠，各溶膠層的厚度及厚度分布由溶膠粘度、旋涂轉(zhuǎn)速、凹槽弧面形狀來(lái)共同決定。所述步 驟(4)中銀層和溶膠層交替組成的多層弧面膜層的層數(shù)為5至200層；根 據(jù)消逝波垂直于銀層表面?zhèn)鞑サ奶匦?，利用多層弧面膜層的弧面結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)光波的曲線 傳播，從而達(dá)到縮放倍率超分辨成像功能。本發(fā)明與現(xiàn)有的方法相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明可制備物面和像面均為平面的縮放 倍率超分辨成像透鏡，超分辨成像透鏡的縮放倍率的范圍為0.1-10 ；為縮放倍率超分辨成 像透鏡的制備提供了一種精確、新穎、方便、高效的加工途徑；且工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。


圖為本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中，在石英襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中，在石英襯底表面制備圓形凹槽后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中，在基片表面沉積銀膜后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中，在基片表面旋涂PMMA后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中，在基片表面沉積第二層銀膜后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中，在基片表面旋涂第二層PMMA后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中，交替沉積銀膜層和涂布、固化溶膠層，直到將凹槽填平， 得到的兩面均為平面的縮放倍率超分辨成像透鏡的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1代表襯底材料石英；2代表銀膜；3代表PMMA。
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?jī)?nèi)容，而且通過(guò)以下實(shí)施例對(duì)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?jī)?nèi)容。實(shí)施例1，制作，其具體制作過(guò)程如下(1)在如圖1所示的平整潔凈的石英基片上制備1個(gè)圓形凹槽如圖2所示，圓形 凹槽的底面為與基片表面平行的平面，圓形凹槽上底的直徑為1微米、下底的直徑為1微 米、深度為0.5微米。(2)如圖3所示，在基片上用蒸鍍的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為15納 米。(3)如圖4所示，采用旋涂的方法在基片上涂布一層PMMA，PMMA層在表面張力的 作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，經(jīng)加熱后PMMA固化；凹槽中溶膠層的厚度為15-50納米，其中 根據(jù)表面能最小原理，PMMA層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū)域薄，凹槽邊緣區(qū) 域厚。(4)如圖5、6、7所示，在凹槽里交替蒸鍍21層銀膜層和涂布、固化20層PMMA層， 將凹槽填平，就可以得到銀層和PMMA層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的 縮放倍率超分辨成像透鏡。實(shí)施例2，制作，其具體制作過(guò)程如下(1)在平整潔凈的石英基片上制備100*100成正交排列的圓形凹槽陣列；其中每一行或每一列中相鄰兩個(gè)圓形凹槽的中心間距為5微米；每個(gè)圓形凹槽的底面都為與基片 表面平行的平面，圓形凹槽上底的直徑均為1. 5微米、下底的直徑均為1. 5微米、深度為0. 6 微米。 (2)在基片上用蒸鍍的方法沉積一層金膜層，金膜層的厚度為20納米。(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層可固化的X溶膠層，X溶膠層在表面張力 的作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，經(jīng)紫外光照射后χ溶膠層固化；凹槽中χ溶膠層的厚度為 15-50納米，其中根據(jù)表面能最小原理，X溶膠層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū) 域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替蒸鍍25層金膜層和涂布、固化24層X(jué)溶膠層，將凹槽填平，就可 以得到金層和X溶膠層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮放倍率超分辨 成像透鏡陣列。實(shí)施例3，制作，其具體制作過(guò)程如下(1)在平整潔凈的K9玻璃基片上制備10*10成正交排列的正方形凹槽陣列；其中 每一行或每一列中相鄰兩個(gè)圓形凹槽的中心間距為3微米；每個(gè)正方形凹槽的底面都為與 基片表面平行的平面，正方形凹槽上底的邊長(zhǎng)為2微米、下底的邊長(zhǎng)為1. 5微米、深度為1 微米。(2)在基片上用磁控濺射的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為20納米。(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層SOG層，SOG層在表面張力的作用下會(huì)在凹 槽里形成弧面，加熱后SOG轉(zhuǎn)化為SiO2而固化；凹槽中SiO2層的厚度為15-50納米，其中 根據(jù)表面能最小原理，SiO2層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū)域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替濺射沉積31層銀膜層和涂布、固化30層SOG層，將凹槽填平，就 可以得到銀層和SiO2層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮放倍率超分辨 成像透鏡陣列。實(shí)施例4(1)在平整潔凈的氮化硅基片上制備1個(gè)正方形凹槽正方形凹槽的底面為與基 片表面平行的平面，正方形凹槽上底的邊長(zhǎng)為1微米、下底的邊長(zhǎng)為1微米、深度為0. 5微米。(2)在基片上用蒸鍍的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為15納米。(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層ΡΜΜΑ,ΡΜΜΑ層在表面張力的作用下會(huì)在凹 槽里形成弧面，經(jīng)加熱后PMMA固化；凹槽中PMMA層的厚度為10-50納米，其中根據(jù)表面能 最小原理，PMMA層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū)域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替蒸鍍41層銀膜層和涂布、固化40層PMMA層，將凹槽填平，就可 以得到銀層和PMMA層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮放倍率超分辨成 像透鏡。實(shí)施例5(1)在平整潔凈的石英基片上制備1個(gè)正方形凹槽正方形凹槽的底面為與基片 表面平行的平面，正方形凹槽上底的邊長(zhǎng)為10微米、下底的邊長(zhǎng)為10微米、深度為3微米。(2)在基片上用蒸鍍的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為10納米。
(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層增粘劑HMDS，增粘劑HMDS層在表面張力的 作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，經(jīng)加熱后增粘劑HMDS固化；凹槽中增粘劑HMDS層的厚度為 5-30納米，其中根據(jù)表面能最小原理，增粘劑HMDS層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中 心區(qū)域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替蒸鍍100層銀膜層和涂布、固化100層增粘劑HMDS層，將凹槽填 平，就可以得到銀層和增粘劑HMDS層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮 放倍率超分辨成像透鏡。實(shí)施例6(1)在平整潔凈的聚酰亞胺基片上制備1個(gè)長(zhǎng)方形凹槽凹槽的底 面與基片表面 平行，長(zhǎng)方形凹槽的長(zhǎng)度為100微米、上底寬度為1微米、下底寬度為1微米、深度為0. 5微米。(2)在基片上用熱蒸鍍的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為15納米。(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層ΡΜΜΑ,ΡΜΜΑ層在表面張力的作用下會(huì)在凹 槽里形成弧面，經(jīng)加熱后PMMA固化；凹槽中溶膠層的厚度為15-50納米，其中根據(jù)表面能最 小原理，PMMA層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū)域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替蒸鍍21層銀膜層和涂布、固化20層PMMA層，將凹槽涂平，就可 以得到銀層和PMMA層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮放倍率超分辨成 像透鏡。。實(shí)施例7(1)在平整潔凈的石英基片上制備100個(gè)平行排列的長(zhǎng)方形凹槽陣列；其中相鄰 兩個(gè)長(zhǎng)方形凹槽的中心間距為5微米；每個(gè)長(zhǎng)方形凹槽的底面都為與基片表面平行的平 面，長(zhǎng)度均為200微米，上底寬度均為1. 5微米、下底寬度均為1. 5微米、深度均為0. 6微米。(2)在基片上用電子束蒸鍍的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為20納米。(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層可固化的AR7700光刻膠，光刻膠層在表 面張力的作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，經(jīng)加熱后光刻膠層固化；凹槽中光刻膠層的厚度為 20-50納米，其中根據(jù)表面能最小原理，光刻膠層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū) 域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替蒸鍍50層銀膜層和涂布、固化49層光刻膠層，將凹槽涂平，就可 以得到銀層和光刻膠層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮放倍率超分辨 成像透鏡陣列。實(shí)施例8(1)在平整潔凈的玻璃基片上制備20個(gè)平行排列的長(zhǎng)方形凹槽陣列；其中相鄰的 長(zhǎng)方形凹槽的中心間距為3微米；每個(gè)長(zhǎng)方形凹槽的底面都為與基片表面平行的平面，長(zhǎng) 方形凹槽的長(zhǎng)度均為500微米，上底寬度均為2微米、下底寬度均為1. 5微米、深度均為1 微米。(2)在基片上用磁控濺射的方法沉積一層銀膜層，銀膜層的厚度為20納米。(3)采用旋涂的方法在基片上涂布一層光刻膠，其中光刻膠的型號(hào)為稀釋的 AR3170，光刻膠層在表面張力的作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，加熱后固化；凹槽中溶膠層的 厚度為20-60納米，其中根據(jù)表面能最小原理，光刻膠層在凹槽中的厚度分布規(guī)律是凹槽中心區(qū)域薄，凹槽邊緣區(qū)域厚。(4)在凹槽里交替濺射沉積31層銀膜層和涂布、固化30層光刻膠層，將凹槽涂平， 就可以得到銀層和光刻膠層交替組成的多層弧面膜層組成的兩面均為平面的縮放倍率超 分辨成像透鏡陣列。 本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，其特征在于步驟如下(1)在基片上制備圓形或正方形或長(zhǎng)方形的凹槽；所述基片材料為石英、玻璃、氮化 硅、硅、鍺或有機(jī)聚合材料；所述凹槽垂直于基片表面方向的形狀為圓形、正方形或長(zhǎng)方形， 凹槽的底面為平面且與基片的表面平行，凹槽的直徑或邊長(zhǎng)為200nm至lOOOOnm，凹槽的深 度為 50nm 至 4000nm ；(2)在步驟1制備成的凹槽上沉積一層銀膜層，所述銀膜層的厚度為2nm至IOOnm；(3)采用旋涂的方法在沉積了一層銀膜層的凹槽里涂布一層可固化的溶膠層，溶膠層 在表面張力的作用下會(huì)在凹槽里形成弧面，經(jīng)加熱或紫外光照射處理后溶膠層固化；所述 可固化的溶膠層的厚度為2nm至IOOnm ；(4)在所述凹槽里交替沉積銀膜層和涂布、固化溶膠層，得到銀層和溶膠層交替組成的 多層弧面膜層，直到將凹槽填平，即制備得到兩面均為平面的縮放倍率超分辨成像透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，其特征在 于所述有機(jī)聚合材料包括聚酰亞胺、聚苯硫醚或聚氟苯乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，其特征在 于所述步驟(1)中的凹槽的數(shù)量為1個(gè)或多個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，其特征在 于所述步驟O)中銀膜的制備方法可以為濺射、蒸鍍、化學(xué)氣相沉積或化學(xué)液相沉積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，其特征在 于所述步驟(3)中溶膠包括S0G、PMMA、增粘劑或AR3170、AR7700薄型光刻膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，其特征在 于所述步驟中銀層和溶膠層交替組成的多層弧面膜層的層數(shù)為5至200層。
全文摘要
一種制備平面縮放倍率超分辨成像透鏡的方法，包括在基片上制備圓形或正方形或長(zhǎng)方形的平底凹槽；在基片上沉積一層銀膜層，再在銀膜層上涂布一層可固化的溶膠層，其中溶膠層在表面張力的作用下會(huì)在凹槽位置形成弧面，經(jīng)加熱或紫外光照射后溶膠層固化；依此類推，在基片上交替沉積銀膜層和涂布、固化溶膠層，在凹槽位置得到由多層銀膜層和溶膠層交替組成的多層弧面膜層，直到將凹槽填平，就得到了物面和像面均為平面的縮放倍率超分辨成像透鏡。該平面縮放倍率超分辨成像透鏡能夠二維縮小或放大成像，可應(yīng)用于超分辨縮小光刻或放大成像。這解決了當(dāng)前平面縮放倍率超分辨成像透鏡難以制作的難題，在成像和光刻領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用潛力。
文檔編號(hào)G02B1/10GK102096123SQ20101061773
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者馮沁, 劉凱鵬, 劉玲, 楊歡, 王長(zhǎng)濤, 羅先剛, 賴之安 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所