一種基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著微納加工技術(shù)和納米材料的迅速發(fā)展，微納金屬結(jié)構(gòu)的電磁學(xué)性質(zhì)正受到越來越多的關(guān)注。光與表面微納金屬結(jié)構(gòu)的相互作用產(chǎn)生了一系列新的奇異物理現(xiàn)象。例如，1998年法國科學(xué)家Ebbesen及其合作者發(fā)現(xiàn)通過亞波長金屬孔列陣的光的異常增強(qiáng)現(xiàn)象(Extraordinary Optical Transmiss1n) 0H.J.Lezec等人的研究進(jìn)一步表明:當(dāng)光透過亞波長金屬納米孔時，其透過率不僅可以得到增強(qiáng)，而且光束的衍射角度非常小，傳輸方向不遵循通常電介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的衍射規(guī)律。此外，與表面等離子體金屬微納結(jié)構(gòu)有關(guān)新現(xiàn)象還有:光與特殊分布的金屬微結(jié)構(gòu)作用后，出現(xiàn)沿左手規(guī)則傳播的特性，說明材料具有負(fù)折射率;光通過特定金屬納米孔結(jié)構(gòu)后，光波出射具有極好的方向性等等。微納結(jié)構(gòu)表面等離子體波的研究已經(jīng)形成一個新的領(lǐng)域。基于微納結(jié)構(gòu)的新型表面等離子體技術(shù)可以被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、國家安全等多個領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的連續(xù)面形微結(jié)構(gòu)制備方法主要包括:熱融法、激光直寫法、灰度掩膜法、移動掩模法等;熱融法主要采用軟化后抗蝕劑的表面張力成形幾十微米的微透鏡，因此該方法只能制作大尺度結(jié)構(gòu)，然而，在很多情況下，我們需要獲得尺度為幾百納米的光柵圖形，并且希望該光柵陣列能夠具有所希望的外形輪廓。
[0004]本發(fā)明提出了一種基于微棱鏡陣列的連續(xù)面形微結(jié)構(gòu)成形技術(shù);該方法與傳統(tǒng)技術(shù)相比，采用微棱鏡陣列即可制備具有特定外形的納米級的光柵結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有納米級微結(jié)構(gòu)成形需要大型設(shè)備，工藝復(fù)雜以及在制作小尺度圖形方面存在困難等方面的問題，提供一種基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，該方法不需要采用大型設(shè)備制備光刻掩膜，僅通過微棱鏡即可實現(xiàn)納米光柵的制備，同時還大大簡化了納米結(jié)構(gòu)制備工藝。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特點在于步驟如下:
(1)在基底表面涂覆光刻膠；
(2)將基底的光刻膠面放置于微棱鏡陣列下方；
(3)利用準(zhǔn)直后的激光光源作為曝光光源照射微棱鏡陣列；
(4)在微棱鏡上方放置掩模圖形；
(5)在曝光過程中，移動微棱鏡陣列或移動涂覆有光刻膠的基片，對抗蝕劑表面光強(qiáng)的連續(xù)調(diào)制；
(6)取出基片進(jìn)行顯影，獲得需要的局域干涉光刻微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不需要大型設(shè)備制備光刻掩膜，大大降低了工藝的復(fù)雜程度。
[0007]所述步驟(1)中的基底可以為紅外材料，也可以為可見光波段材料。
[0008]所述步驟(1)中光刻膠型號AZ1500，光刻膠厚度為幾十納米到1微米。
[0009]所述步驟(2)中掩模圖形為周期圖形，或為非周期圖形。
[0010]所述步驟(3)中的光源為激光光源。
[0011]所述步驟(4)中的曝光時間為從幾十秒到幾分鐘。
[0012]所述步驟(4)中，掩模圖形或者微棱鏡陣列或者基片的移動方式為平動，或轉(zhuǎn)動。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果在于:
(1)現(xiàn)有的可用于微納結(jié)構(gòu)制備的主要技術(shù)包括:熱融技術(shù)、全息技術(shù)、激光直寫技術(shù)等;與熱融技術(shù)相比:傳統(tǒng)熱融法主要利用軟化后抗蝕劑的表面張力進(jìn)行成形，因此該技術(shù)只能制作面形為球面的微棱鏡陣列，對于尺度僅為納米量級的光柵線條是完全無法成形的；全息技術(shù)雖然可以獲得幾百納米的光柵陣列，但其外形輪廓不可控制，且光刻裝置復(fù)雜;激光直寫不僅對于納米結(jié)構(gòu)的制備非常費(fèi)力，同時其加工時間難以忍受，設(shè)備昂貴。本發(fā)明僅采用簡單的微棱鏡陣列即可實現(xiàn)各種外形輪廓、各種分辨力的光柵結(jié)構(gòu)的制作，具有經(jīng)濟(jì)、實惠，工藝過程易操作的特點。
[0014](2)本發(fā)明提供了一種簡單的納米結(jié)構(gòu)成形技術(shù)，為實現(xiàn)各種不同尺度、不同形貌、不同對稱性以及不同排布的結(jié)構(gòu)的成形提供了良好的途徑。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；
圖2為本發(fā)明的一種實施例中采用的光刻掩膜，圖中白色區(qū)域代表透光區(qū)，黑色區(qū)域代表不透光區(qū)；
圖3為微棱鏡成像系統(tǒng)的光路圖，圖中1為入射準(zhǔn)直激光，2為掩膜圖形，3為經(jīng)過掩膜后激光束，4為微棱鏡陣列，5為被微棱鏡偏折后的光束，6為光刻膠，7為涂布有光刻膠的基片；圖4為采用本發(fā)明實施例中經(jīng)過曝光后形成的微光柵結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于下列實施例，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容。
[0017]實施例1
(1)在石英基底表面涂覆光刻膠AZ1500。
[0018](2)將掩模圖形放置于微棱鏡陣列的上方，將基片的AZ1500光刻膠面放置于微棱鏡陣列的下方。掩模圖形如圖2所示，圖中白色區(qū)域代表透光區(qū)，黑色區(qū)域代表不透光區(qū)，
(3)采用準(zhǔn)直后的激光平面波照射掩模圖形，透過掩模圖形的激光將照射到微棱鏡表面，照射到微棱鏡表面的激光被微棱鏡的斜面進(jìn)行折射，在微棱鏡下方進(jìn)行干涉曝光。整個曝光系統(tǒng)如圖3所示，圖中1代表石英基底，2代表光刻膠，3代表周期為100微米的微棱鏡陣列，4代表掩模，
(4)取出基片進(jìn)行顯影，即可獲得需要的光柵微結(jié)構(gòu)；如圖4所示，圖中1代表石英基底，2代表光刻膠材質(zhì)的微光柵結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于步驟如下: (1)在基底表面涂覆光刻膠； (2)將基底的光刻膠面放置于微棱鏡陣列下方； (3)利用準(zhǔn)直后的激光光源作為曝光光源照射微棱鏡陣列； (4)在微棱鏡上方放置掩模圖形； (5)在曝光過程中，移動微棱鏡陣列或移動涂覆有光刻膠的基片，對抗蝕劑表面光強(qiáng)的連續(xù)調(diào)制； (6)取出基片進(jìn)行顯影，獲得需要的局域干涉光刻微結(jié)構(gòu)。2.本發(fā)明不需要大型設(shè)備制備光刻掩膜，大大降低了工藝的復(fù)雜程度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(1)中的基底為紅外材料，或者是可見光材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(1)中的光刻膠的型號AZ1500，光刻膠的厚度為幾百納米到1微米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(2)中掩模圖形為周期圖形，或為非周期圖形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(3 )中的光源為激光光源。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(4)中掩模圖形尺度為幾毫米到幾厘米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(4)中的曝光時間為幾十秒到幾十分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法，其特征在于:所述步驟(4)中，掩模圖形或者微棱鏡陣列或者基片的移動方式為平動，或轉(zhuǎn)動。
【專利摘要】一種基于微棱鏡陣列的微結(jié)構(gòu)成形方法：（1）在基底表面涂覆光刻膠；（2）將基底的光刻膠面放置于微棱鏡陣列下方；（3）利用準(zhǔn)直后的激光光源作為曝光光源照射微棱鏡陣列；（4）在曝光過程中，移動微棱鏡陣列或移動涂覆有光刻膠的基片，對抗蝕劑表面光強(qiáng)的連續(xù)調(diào)制；（5）取出基片進(jìn)行顯影，獲得需要的局域干涉光刻微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不需要大型設(shè)備制備光刻掩膜，大大降低了工藝的復(fù)雜程度。
【IPC分類】G02B5/00, G03F7/00
【公開號】CN105467750
【申請?zhí)枴緾N201510924839
【發(fā)明人】姜世平, 董小春, 郭小偉, 曹志明, 張宜文, 胡玲
【申請人】四川云盾光電科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月11日