CN100345008C - 一种超分辨微结构衍射光学元件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，包括以下步骤：(1)制备光刻掩模版：所述掩模版的工作区为圆形，所述圆由中心圆、中间环和外围环依次紧密围成，所述外围环的外径：中间环的内径：中间环的外径比为2∶0.08∶1.9；(2)在透紫外光的材料上涂覆一层负性光刻胶，并用热板烘烤固化；(3)对光刻胶进行光刻；(4)对光刻后的样品先烘烤，再显影；(5)用溅射或蒸发方法在已完成光刻胶膜制作的样品上生长一层金属材料薄膜；(6)将完成镀膜工艺后的样品浸泡在丙酮溶液中，去除剩余的光刻胶，所保留的结构包括有用于与外界固定的基座、外围亮环、中间暗环和中心亮圆，即制成为超分辨微结构衍射光学元件。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种微结构衍射光学器件的制作方法，适用于制作一种超分辨衍射光学元件，以便提高现有光头装置信息存储密度的场合。
(二)背景技术
高密度信息存储一直是国内外信息领域中研究的热点课题。提高光学拾光头物镜数值口径及缩短记录光源的波长可以减小记录光斑的尺寸。对于相同尺寸、相同记录介质的光盘，记录光斑的尺寸减小即意味着光盘存储密度的提高。因此众多的研究人员一直致力于研制更短波长的半导体激光器作为光盘存储系统的光源，以及研究提高光学拾光头物镜数值口径的技术。然而，不断地提高数值口径及缩短光源波长在技术上毕竟有相当大的难度。比如作为光盘存储系统光源的半导体激光器的工作波长从红光(长波长)到蓝紫光(短波长)的发展就耗费了该领域研究人员很多年的努力。而提高光学拾光头物镜数值口径则需要提高物镜材料的折射率，或采用浸油以及其他高折射率液体的物镜。这种技术实现难度大；而且污染记录介质；另外系统对光盘的跳动、歪斜以及光学拾光头漂移的容许误差非常小，操作困难。
(三)发明内容
为了解决采用现有技术提高存储密度难度大的缺点，本发明公开了一种操作简单，技术效果好的能够达到超衍射分辨率极限的微结构衍射器件的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，包括以下步骤：
(1)用常规紫外光刻掩模版制作技术，制备具有超分辨衍射图形的光刻掩模版，所述光刻掩模版为铬版，所述掩模版的工作区为圆形，所述圆由中心圆、中间环和外围环依次紧密围成，所述外围环的外径∶中间环的内径∶中间环的外径比为2∶0.08∶1.9；
(2)在经常规清洁处理的透紫外光的材料上涂覆一层负性光刻胶，并用热板烘烤固化；
(3)用紫外光刻方法对光刻胶进行光刻，采用的光刻掩模版为步骤(1)制备的铬版；
(4)对光刻后的样品先烘烤，再显影，使样品上表面未被紫外光照射区域的光刻胶溶解于显影液中，被照射区域的光刻胶保留下来，所述中心圆和外围环处于被照射的区域，该区域的光刻胶保留下来，所述中间环处于未被紫外光照射区域，该区域光刻胶溶解于显影液中；
(5)用溅射或蒸发方法在已完成光刻胶膜制作的样品上生长一层金属材料薄膜，这里所指的金属材料薄膜为铬或铝或铜材料薄膜；
(6)将完成镀膜工艺后的样品浸泡在丙酮溶液中，去除剩余的光刻胶，所保留的结构包括有用于与外界固定的基座、外围亮环、中间暗环和中心亮圆，即制成为超分辨微结构衍射光学元件；其中，所述基座在工作区外，由衬底和沉积于其上的外围金属材料薄膜共同组成，所述中间暗环由位于工作区内的金属材料薄膜形成；所述外围亮环和中心亮圆由工作区内未被金属材料薄膜覆盖的衬底构成。
本发明的有益效果主要表现在：1、用来减小记录光斑尺寸的微结构衍射元件具有重量轻、体积小，与现有的蓝紫光高数值口径存储系统相匹配的特点，可以提高现有光学存储系统的存储密度；2、整个制作过程利用普通紫外负性光刻胶，工艺简单易行，造价低，安全性好；3、加工精度高，表面粗糙度低、可加工多种几何形状和尺寸、有利于批量制作。
(四)附图说明
图1是微结构衍射光学元件的主剖视图。
图2是微结构衍射光学元件的俯视图。
1-基座，2-金属材料薄膜，3-衬底，4-外围亮环，5-中间暗环，6-中心亮圆
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1
参照图1、2，一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，包括以下步骤：(1)用常规紫外光刻掩模版制作技术，制备具有超分辨衍射图形的光刻掩模版，所述光刻掩模版为铬版，所述掩模版的工作区为圆形，所述圆由中心圆、中间环和外围环依次紧密围成，所述外围环的外径为1.0厘米，中间环的内径和外径0.04厘米和0.95厘米；(2)在经常规清洁处理的透紫外光的石英玻璃上涂覆一层103-B紫外负性光刻胶，并用热板烘烤固化，烘烤温度为75℃，烘烤时间为20分钟；(3)用紫外光刻方法对光刻胶进行光刻，采用的光刻掩模版为步骤(1)制备的铬版；(4)对光刻后的样品先烘烤，再显影，使样品上表面未被紫外光照射区域的光刻胶溶解于显影液中，被照射区域的光刻胶保留下来，所述中心圆和外围环处于被照射的区域，该区域的光刻胶保留下来，所述中间环处于未被紫外光照射区域，该区域光刻胶溶解于显影液中；(5)用溅射或蒸发方法在已完成光刻胶膜制作的样品上生长一层金属材料薄膜，这里所指的金属材料薄膜为铬材料薄膜；(6)将完成镀膜工艺后的样品浸泡在丙酮溶液中，去除剩余的光刻胶，所保留的结构包括有用于与外界固定的基座1、外围亮环4、中间暗环5和中心亮圆6，即制成为超分辨微结构衍射光学元件；其中，所述基座1在工作区外，由衬底3和沉积于其上的外围金属材料薄膜2共同组成，所述中间暗环5由位于工作区内的金属材料薄膜2形成；；所述外围亮环4和中心亮圆6由工作区内未被金属材料薄膜覆盖的衬底3构成。
实施例2
一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，包括以下步骤：(1)用常规紫外光刻掩模版制作技术，制备具有超分辨衍射图形的光刻掩模版，所述光刻掩模版为铬版，所述掩模版的工作区为圆形，所述圆由中心圆、中间环和外围环依次紧密围成，所述外围环的外径为1.0厘米，中间环的内径和外径为0.04厘米和0.95厘米；(2)在经常规清洁处理的透紫外光的石英玻璃上涂覆一层103-B紫外负性光刻胶，并用热板烘烤固化，烘烤温度为85℃，烘烤时间为15分钟；(3)用紫外光刻方法对光刻胶进行光刻，采用的光刻掩模版为步骤(1)制备的铬版；(4)对光刻后的样品先烘烤，再显影，使样品上表面未被紫外光照射区域的光刻胶溶解于显影液中，被照射区域的光刻胶保留下来，所述中心圆和外围环处于被照射的区域，该区域的光刻胶保留下来，所述中间环处于未被紫外光照射区域，该区域光刻胶溶解于显影液中；(5)用溅射或蒸发方法在已完成光刻胶膜制作的样品上生长一层金属材料薄膜，这里所指的金属材料薄膜为铜材料薄膜；(6)将完成镀膜工艺后的样品浸泡在丙酮溶液中，去除剩余的光刻胶，所保留的结构包括有用于与外界固定的基座1、外围亮环4、中间暗环5和中心亮圆6，即制成为超分辨微结构衍射光学元件；其中，所述基座1在工作区外，由衬底3和沉积于其上的外围金属材料薄膜2共同组成，所述中间暗环5由位于工作区内的金属材料薄膜2形成；；所述外围亮环4和中心亮圆6由工作区内未被金属材料薄膜覆盖的衬底3构成。
实施例3
一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，包括以下步骤：(1)用常规紫外光刻掩模版制作技术，制备具有超分辨衍射图形的光刻掩模版，所述光刻掩模版为铬版，所述掩模版的工作区为圆形，所述圆由中心圆、中间环和外围环依次紧密围成，所述外围环的外径为1.0厘米，中间环的内径、外径为0.04厘米和0.95厘米；(2)在经常规清洁处理的透紫外光的石英玻璃上涂覆一层103-B紫外负性光刻胶，并用热板烘烤固化，烘烤温度为80℃烘烤时间为18分钟；(3)用紫外光刻方法对光刻胶进行光刻，采用的光刻掩模版为步骤(1)制备的铬版；(4)对光刻后的样品先烘烤，再显影，使样品上表面未被紫外光照射区域的光刻胶溶解于显影液中，被照射区域的光刻胶保留下来，所述中心圆和外围环处于被照射的区域，该区域的光刻胶保留下来，所述中间环处于未被紫外光照射区域，该区域光刻胶溶解于显影液中；(5)用溅射或蒸发方法在已完成光刻胶膜制作的样品上生长一层金属材料薄膜，这里所指的金属材料薄膜为铝材料薄膜；(6)将完成镀膜工艺后的样品浸泡在丙酮溶液中，去除剩余的光刻胶，所保留的结构包括有用于与外界固定的基座1、外围亮环4、中间暗环5和中心亮圆6，即制成为超分辨微结构衍射光学元件；其中，所述基座1在工作区外，由衬底3和沉积于其上的外围金属材料薄膜2共同组成，所述中间暗环5由位于工作区内的金属材料薄膜2形成；；所述外围亮环4和中心亮圆6由工作区内未被金属材料薄膜覆盖的衬底3构成。
Claims (4)
1、一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用常规紫外光刻掩模版制作技术，制备具有超分辨衍射图形的光刻掩模版，所述光刻掩模版为铬版，所述掩模版的工作区为圆形，所述圆由中心圆、中间环和外围环依次紧密围成，所述外围环的外径∶中间环的内径∶中间环的外径比为2∶0.08∶1.9；
(2)在经常规清洁处理的透紫外光的材料上涂覆一层负性光刻胶，并用热板烘烤固化；
(3)用紫外光刻方法对光刻胶进行光刻，采用的光刻掩模版为步骤(1)制备的铬版；
(4)对光刻后的样品先烘烤，再显影，使样品上表面未被紫外光照射区域的光刻胶溶解于显影液中，被照射区域的光刻胶保留下来，所述中心圆和外围环处于被照射的区域，该区域的光刻胶保留下来，所述中间环处于未被紫外光照射区域，该区域光刻胶溶解于显影液中；
(5)用溅射或蒸发方法在已完成光刻胶膜制作的样品上生长一层金属材料薄膜，这里所指的金属材料薄膜为铬或铝或铜材料薄膜；
(6)将完成镀膜工艺后的样品浸泡在丙酮溶液中，去除剩余的光刻胶，所保留的结构包括有用于与外界固定的基座、外围亮环、中间暗环和中心亮圆，即制成为超分辨微结构衍射光学元件；其中，所述基座在工作区外，由衬底和沉积于其上的外围金属材料薄膜共同组成，所述中间暗环由位于工作区内的金属材料薄膜形成；所述外围亮环和中心亮圆由工作区内未被金属材料薄膜覆盖的衬底构成。
2、如权利要求1所述的一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，其特征在于，步骤(2)中所述透紫外光的材质为石英玻璃。
3、如权利要求1或2所述的一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，其特征在于，所述光刻胶为103-B紫外负性光刻胶。
4、如权利要求3所述的一种超分辨微结构衍射元件的制作方法，其特征在于，在步骤(2)中的热板烘烤固化程序中，烘烤温度为75℃至85℃，烘烤时间为15至20分钟。
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