CN103424995A - 导模共振滤光片光刻胶层的优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要提供了光刻胶厚度对滤光片的影响，并对其进行了优化。其特征在于：在波导层上方进行衍射光栅的制作，光刻胶在曝光显影过程中，由于曝光时间以及显影时间的影响，使得最后全息方法制作的光栅的槽深并不是实际匀胶的厚度，所以在导模层和衍射光栅层还存在一层没有感光的光刻胶层，而这直接影响到实际制作滤光片的带宽以及峰值位置。该方法实现了未成功曝光显影光刻胶对滤光片反射产生的调制作用。不仅对实际制备过程中匀胶厚度极限有指导作用，也能够根据此结果中未显影光刻胶优化厚度来调整其他后期滤光片的工艺参数。本发明实施方便可用于滤光片的制作以及生物传感等领域。

Description

导模共振滤光片光刻胶层的优化方法
技术领域
本发明涉及一种导模共振滤光片光刻胶层的优化方法，属于导模共振滤光片领域。
背景技术
导模共振效果是1909年Wood发现的一种反常光学现象，指衍射波与光栅结构所支持的泄露模之间发生耦合而引起的衍射谱的突变现象。由于其具有独特的谱线特性，因此亚波长光栅结构在取代多层膜制作滤光片、反射镜等方面被寄予厚望。弱调制亚波长光栅中的导模共振衍射特性可以由等效介质理论和泄露模的色散特性给出比较好的解释和设计，所以其在取代传统的多层介质膜制作窄带高反滤光片方面已经显露出巨大的应用价值。另外，这种滤光片也可以用于生物传感器上，用于测量小分子，如：DNA，RNA等。并且由这种滤波片制作的无标签生物传感器结构简单，方便操作，因此能实现高通量的测试。所以这种滤光片在许多应用方面得到越来越多的青睐。本发明中提到的滤光片结构比较简单，制作工艺也比较简单，不需要通过刻蚀等步骤。在相关的在先专利文献方面，如中国发明专利案（公开号CN201556006），说明了一种可调导模共振滤波片的结构，中间低折射率光栅层也采用的是光刻胶，但是它没有提出整个光刻胶层以及光刻胶光栅层对于滤波片带宽，峰值的影响。在现有技术中，光刻胶在记录干涉条纹时很难全部感光，并显影完全，所以总是存在未感光曝光层，这里就主要说明这种情况下，通过调节未感光光刻胶层的厚度来达到调节滤波片的带宽和峰值的方法。
发明内容：
本发明为达到上述目的，采用了以下结构与方法：
滤波片的结构包括：基底层、波导层、未感光光刻胶层以及光刻胶光栅层，其中，未感光光刻胶层的厚度为200nm-1000nm。
另外，本发明采用了以下步骤：
步骤1，将清洗好的K9玻璃基片通过热蒸发方式蒸镀一层高折射率氧化钛薄膜，通过氧化钛薄膜的透过光谱经Macleod软件计算出氧化钛薄膜的实际厚度以及折射率。
步骤2，根据折射率和厚度通过Gsolver软件设计出合适的光栅周期，槽深等参数。
步骤3，根据步骤2所设定的光栅周期参数，设定进行前烘、匀胶、后烘、全息曝光以及显影的参数，从而得到具有一定厚度的未感光光刻胶层的导膜共振滤光片。
另外，在本发明导模共振滤光片光刻胶层的优化方法中，还可以具有这样的特征：通过调节匀胶的转速、加速度和匀胶时间来调节所述光刻胶的厚度，并在固定的显影条件下得到不同的所述未感光光刻胶厚度。
另外，在本发明导模共振滤光片光刻胶层的优化方法中，还可以具有这样的特征：前烘参数为90℃，30分钟，匀胶参数为：700-2000转/分，加速度为800rad/s*s，后烘参数为：65℃，25分钟，曝光参数为：使用氪离子激光器，光强为150mw，时间为2分钟。
发明作用与效果
根据本发明涉及的导模共振滤光片光刻胶层的优化方法，由于本发明仅需要调整匀胶的转速，不需要改变其它的参数即可调整导模共振滤光片的中心波长和半宽，因此操作比较简单。
附图说明
图1是本发明实施例中导模共振滤光片的结构图；
图2是本发明实施例中的导模共振滤光片反射光谱图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式：
图1是本发明实施例中导模共振滤光片的结构图；图2是本发明实施例中的导模共振滤光片反射光谱图。
如图1、2所示，本发明的所用滤波片的结构包括：基底14、光栅层11、未感光光刻胶层12以及波导层13。光栅层11的厚度d1、未感光光刻胶层12的厚度d2以及波导层13的厚度d3。
制作导模共振滤光片的步骤。
步骤1：先将清洗好的K9玻璃基底11通过热蒸发方式蒸镀一层高折射率氧化钛薄膜。
步骤2：氧化钛层的透过光谱经Macleod软件计算得出实际薄膜的厚度以及折射率，根据本折射率和厚度通过Gsolver设计出合适的光栅周期，槽深等参数。
步骤3：前烘，条件为：90℃，30分钟。光刻胶使用商品AZMIR703，稀释6倍。
步骤4：匀胶，匀胶加速度为800rad/s*s，速度为2000转每秒。
步骤5：后烘，条件为：65℃，25分钟，此时得出的胶厚度（即d1+d2）是500nm。
步骤6：搭建干涉光路进行全息曝光，在本实施例中使用氪离子激光器，光强为150mw，时间为2分钟。
步骤7：显影，此时得到的d1的厚度是300nm，因此未感光层d2的厚度是200nm。
其它条件与步骤1-7中相同，只改变匀胶速度，将匀胶速度设置为1000转，经过曝光显影后，最终得到的厚度d2为500nm。将匀胶速度设置为700转，最终得到的厚度d2为800nm。
由上述步骤得到的基底11为K9玻璃，光栅层11的折射率1.63，其厚度d1为400nm。波导层13折射率为2.00，其厚度d3是300nm。光栅周期λ是840nm，填充系数是0.5。未感光光刻胶层12的厚度d2是变化的,变化范围是200nm至1000nm。
分别对不同光刻胶厚度得到的滤光片反射光谱进行检测，得到如图2所示的反射光图谱。
如图2所示，不同的光刻胶层的厚度d2分别是为200nm、500nm以及800nm，相应的反射光的中心波长的波峰逐渐右移，200nm对应1493.96，500nm对应1500.1，800nm对应1501nm并且半宽逐渐变窄。在d2的厚度超过1000nm后，反射光消失。
实施例的作用与效果
根据本发明的实施例，由于本实施例仅需要调整匀胶的转速，不需要改变其它的参数即可调整导模共振滤光片的中心波长和半宽，因此操作比较简单。另外，由于本实施例中发现在未感光光刻胶层的厚度达到1000nm后，反射光的共振峰会消失，这给出了未感光光刻胶层的范围，为之后的应用提供了参考。
但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。当然，本发明中的各参数并不固定于本实施例中所提供的数值，在实际应用中，本发明中的各参数均可改变，但仍然可以使用本发明的方法通过调节未感光光刻胶层的厚度来调节中心波长和半宽。

Claims (4)

1.一种导模共振滤光片光刻胶层的优化方法，用于在制作导模共振滤光片的过程中调节滤光片反射光的波长和带宽，其特征在于，滤波片包括：
基底层、波导层、未感光光刻胶层以及光刻胶光栅层，
其中，所述未感光光刻胶层的厚度为200nm-1000nm，通过调节未感光光刻胶层的厚度，得到所需所述反射光波长的最优波长与带宽。
2.一种导模共振滤光片光刻胶层的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将清洗好的K9玻璃基片通过热蒸发方式蒸镀一层氧化钛薄膜，通过所述氧化钛薄膜的透过光谱经Macleod软件计算出所述氧化钛薄膜的实际厚度以及折射率；
步骤2，根据所述折射率和所述厚度通过Gsolver软件设计出光栅周期和槽深；
步骤3，根据步骤2所设定的所述光栅周期，设定前烘参数、匀胶参数、后烘参数以及全息曝光参数，从而得到具有一定厚度的所述未感光光刻胶层的所述导膜共振滤光片。
3.如权利要求1或2所述的导模共振滤光片光刻胶层的优化方法，其特征在于：
匀胶参数包括：转速，加速度以及匀胶时间，通过调节匀胶的所述转速、所述加速度和所述匀胶时间来调节所述光刻胶的厚度，并在固定的显影条件下得到不同的所述未感光光刻胶厚度。
4.如权利要求2所述的一种导模共振滤光片光刻胶层的优化方法，其特征在于：
所述前烘参数为90℃，30分钟，所述匀胶参数为：700-2000转/分，加速度为800rad/s*s，所述后烘参数为：65℃，25分钟，所述曝光参数为：使用氪离子激光器，光强为150mw，时间为2分钟。
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