CN102621822B - 一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，该透镜包括：可以传输光的平面多层金属-介质膜、可以缩小成像的曲面多层膜、金属掩模结构、粘连剂层及基底。本发明所述透镜简单，可行性高，只需要常规的涂胶、光刻和工艺镀膜，就可以得到物面为曲面、像面为平面的缩小倍率超分辨成像透镜，所述透镜能够传输高频信息、分辨半波长以下图形，具有广阔的应用前景；同时，本发明所述透镜拓展了现有超分辨缩小成像技术的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及超分辨缩小成像透镜的技术领域，具体涉及一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜。
背景技术
作为一种新型的纳米加工技术，表面等离子体超分辨成像光刻具有高分辨率、低成本、高效率等特点，受到科研工作者的广泛关注。
表面等离子体超分辨成像的物理机理在于光波入射到金属表面能激发表面等离子体波，而金属-介质多层膜能够把携带图形精细结构信息的倏逝光波传播到像面，从而实现超分辨成像。目前公开报道的实现表面等离子体成像光刻结构有物面、像面均为平面的结构，它能实现一对一成像；还有物面、像面均为曲面的结构，它能实现图形的缩放成像，缩放倍率由曲面结构的外径与内径比例决定。但是这些方法都存在成像质量不高，或难以与现有成像系统结合等不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对现有表面等离子体成像光刻成像质量不高、结构受限的问题，提出一种曲面、平面结合的成像结构，实现既能缩小图形尺寸，又能在平面成像的超分辨缩小成像的透镜。
本发明解决其技术问题采用的技术方案为：一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，该透镜包括以下组成部分：
一可透光的平面多层膜结构，用于将曲面多层膜结构缩小所成的像，等比地投到平整的像面上；
一可缩小成像的曲面多层膜结构，用于实现图形的缩小倍率超分辨成像；
一金属掩膜结构，作为缩小成像光刻的掩模图形；
一粘连剂层，用于将平面多层膜结构、曲面多层膜结构、金属掩模结构固定在基底材料上；
一基底材料，用于附着和支撑该缩小倍率超分辨成像透镜结构；
优选的，所述组成部分中的平面多层膜结构由金属Ag层与介质SiO2层交替沉积组成，共需要5～20组，每组由2层膜层组成，每层膜厚＝20～30nm，所设计多层膜总厚度为200～1200nm。控制表面平整度≤2nm；光可以在平面多层膜中透过，从而实现图形的传递。
优选的，所述组成部分中曲面多层膜也是有金属Ag层与介质SiO2层组成，共需要10-20组，每组由2层膜层组成。控制每层厚度20～30nm，总厚度为400～1200nm；由于光波在曲面结构中传播时会发生光场的尺寸变化，从而引起像的尺寸变化，最终实现图形的缩放成像，缩放倍率由曲面结构的外径与内径比例决定。
优选的，所述组成部分中的金属掩膜为金属铬膜，在铬膜上开孔，形成最终的铬掩膜。
优选的，所述组成部分中的粘连剂可以是紫外固化胶或PMMA。
优选的，所述组成部分中所选的基底材料为石英片或玻璃片。
本发明与现有技术相比所具有的优点是：
本发明可以克服现有曲面缩小倍率超分辨成像透镜不足之处，提供一种曲面-平面缩小倍率超分辨成像透镜，该透镜只需要常规的涂胶、光刻和工艺镀膜，就可以既能实现缩小图形尺寸，又能在平面成像的超分辨光刻方法。同时可以克服表面等离子体成像光刻成像质量不高、结构受限的问题。
附图说明
图1为本发明设计的超分辨缩小成像透镜结构图；
图2为所设计超透镜成像光刻中的光场分布图示意图，其中照明光波长为365nm，掩膜图形线宽100nm；
图3为图2光场中切线上的光场强度分布图，其中场强半高全宽为50nm。
图中：1为可透光的平面多层膜结构，11为金属银，12为二氧化硅，2为可缩小成像的曲面多层膜结构，21为金属银，22为二氧化硅，3为金属掩膜结构，4为粘连剂层，5为基底材料。
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本领域技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。
基本实施例
如图1所示，本发明所述的一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜的结构为：该透镜包括以下组成部分：
一可透光的平面多层膜结构，用于将曲面多层膜结构缩小所成的像，等比地投到平整的像面上；优选的，所述组成部分中的平面多层膜结构由金属Ag层与介质SiO2层交替沉积组成，共需要5～20组，每组由2层膜层组成，每层膜厚＝20～30nm，所设计多层膜总厚度为200～1200nm。控制表面平整度≤2nm；光可以在平面多层膜中透过，从而实现图形的传递。
一可缩小成像的曲面多层膜结构，用于实现图形的缩小倍率超分辨成像；优选的，所述组成部分中曲面多层膜也是有金属Ag层与介质SiO2层组成，共需要10-20组，每组由2层膜层组成。控制每层厚度20～30nm，总厚度为400～1200nm；由于光波在曲面结构中传播时会发生光场的尺寸变化，从而引起像的尺寸变化，最终实现图形的缩放成像，缩放倍率由曲面结构的外径与内径比例决定。
一金属掩膜结构，作为缩小成像光刻的掩模图形；优选的，所述组成部分中的金属掩膜为金属铬膜，在铬膜上开孔，形成最终的铬掩膜。
一粘连剂层，用于将平面多层膜结构、曲面多层膜结构、金属掩模结构固定在基底材料上；优选的，所述组成部分中的粘连剂可以是紫外固化胶或PMMA。
一基底材料，用于附着和支撑该缩小倍率超分辨成像透镜结构；优选的，所述组成部分中所选的基底材料为石英片或玻璃片。
具体实施例1
本发明所述的一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜及其制作方法，其具体实施步骤如下：
(1)所设计的平面多层膜结构是由金属Ag层与介质SiO2层组成，先蒸镀Ag层，然后蒸镀SiO2层，交替5组10层。每层厚度为10nm，共100nm；
(2)所设计的曲面多层膜结构由溅射得到。共沉积10组20层，先沉积Ag然后是SiO2，交替沉积10组。控制每层厚度为20nm，总厚度＝400nm；
(3)所设计的金属掩膜结构是由磁控溅射镀膜得到，所镀金属为铬膜，镀膜功率为700W，膜厚＝50nm。在铬膜上开缝，使缝宽为50nm，缝间距为300nm；
(4)所设计的粘连剂是紫外固化剂；
(5)所选择的基底材料为石英片，将石英基底粘连到紫外固化胶上就得到所设计的透镜结构。
具体实施例2
另外一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜及其制作方法，其具体实施步骤如下：
(1)所设计的平面多层膜结构包括金属层与介质层。采用溅射的方法，先溅射金属Ag层，然后是介质SiO2层，交替8组16层。每层厚度为20nm，共320nm，要求表面粗糙度≤2nm；
(2)所设计的曲面多层膜结构由蒸镀镀膜得到。共蒸镀15组30层，先蒸镀金属Ag层然后是SiO2层，交替蒸镀15组。控制每层厚度为20nm，总厚度＝600nm；
(3)所设计的金属掩膜结构是由磁控溅射镀膜得到，所镀金属为铬膜，膜厚＝100nm。在铬膜上开缝，使缝宽为100nm，缝间距为400nm；
(4)所设计的粘连剂是紫外固化剂；
(5)所选择的基底材料为石英片，将石英基底粘连到紫外固化胶上，就得到所设计的透镜结构。
具体实施例3
另外一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜及其制作方法，其具体实施步骤如下：
(1)所设计的平面多层膜结构是由金属Ag层与介质SiO2层组成，先沉积Ag层，然后是SiO2层，交替10组20层。每层厚度为30nm，共600nm；
(2)所设计的曲面多层膜结构由蒸镀制备得到。共蒸镀20组40层，先蒸镀Ag然后是SiO2，交替蒸镀20组。控制每层厚度为30nm，总厚度＝1200nm；
(3)所设计的金属掩膜结构是由蒸镀镀膜得到，所镀金属为铬膜，膜厚＝150nm。在铬膜上开缝，使缝宽为150nm，缝间距为500nm；
(4)所设计的粘连剂是PMMA；
(5)所选择的基底材料为石英片，将石英基底粘连到紫外固化胶上就得到所设计的透镜结构。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
Claims (5)
1.一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，其特征在于：该透镜从下至上依次包括以下组成部分：
一可透光的平面多层膜结构，用于将曲面多层膜结构缩小所成的像，等比地投到平整的像面上；
一可缩小成像的曲面多层膜结构，用于实现图形的缩小倍率超分辨成像；
一金属掩膜结构，作为缩小成像光刻的掩模图形；
一粘连剂层，用于将平面多层膜结构、曲面多层膜结构、金属掩模结构固定在基底材料上；
一基底材料，用于附着和支撑该缩小倍率超分辨成像透镜结构；
所述平面多层膜结构由金属Ag层与介质SiO2层交替沉积组成，共需要10～50层；光可以在平面多层膜结构中透过，从而实现图形的传递。
2.根据权利要求1所述的一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，其特征在于：所述曲面多层膜结构也是由金属Ag层与介质SiO2层组成，共需要10-50层；由于光波在曲面多层膜结构中传播时会发生光场的尺寸变化，从而引起像的尺寸变化，最终实现图形的缩放成像，缩放倍率由曲面多层膜结构的外径与内径比例决定。
3.根据权利要求1所述的一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，其特征在于：所述的金属掩膜结构为金属铬膜，在铬膜上开孔，形成最终的铬掩膜。
4.根据权利要求1所述的一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，其特征在于：所述粘连剂可以是紫外固化胶或PMMA。
5.根据权利要求1所述的一种实现曲面到平面超分辨缩小成像光刻的透镜，其特征在于：所述基底材料为石英片或玻璃片。
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