光子篩及其制作方法技術

本發明專利技術實施例公開了一種光子篩及其制作方法。所述光子篩包括：透光襯底；位于所述透光襯底上的不透光多層膜，所述不透光多層膜包括多層相間設置的金屬膜和介質膜；設置在所述不透光多層膜上、呈多個環帶狀分布的多個小孔，每一環帶上的多個小孔隨機分布且彼此不重疊。本發明專利技術所提供的光子篩由于在透光襯底上設置有多層相間排列的金屬膜和介質膜，且在所述多層相間排列的金屬膜和介質膜內設置有呈環帶狀分布的多個小孔，因此，當光照射在所述光子篩上時，在金屬膜和介質膜的表面等離子體極化和表面等離子體耦合將得到增強，從而有效地提高了光的透過率，進而提高了光子篩的衍射效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及衍射光學元件
，更具體地說，涉及一種。技術背景光子篩是基于菲涅耳波帶片的一種新型的衍射光學元件，它將菲涅耳波帶片上亮環對應的區域用大量隨機分布的透光小孔來代替，小孔的直徑為相應波帶片環帶寬度的1. 5倍。光子篩突破了波帶片的分辨率限制，得到的聚焦光斑比同樣特征尺寸的波帶片聚焦光斑更小，而且有效的抑制了聚焦光斑的旁瓣，減小了背景光從而提高了分辨率。光子篩與波帶片相比制作簡單、性能優越，在軟X射線、極紫外光線的聚焦和成像上具有很好的應用，可用于高分辨率顯微術、光譜學和下一代光刻等研究領域。雖然如此，但目前普通的光子篩存在的主要問題就是衍射效率低，因此在其實際應用中就有了很大的限制。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供一種，以解決現有的光子篩衍射效率低的問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案一種光子篩，所述光子篩包括透光襯底；位于所述透光襯底上的不透光多層膜，所述不透光多層膜包括多層相間設置的金屬膜和介質膜； 設置在所述不透光多層膜上、呈多個環帶狀分布的多個小孔，每一環帶上的多個小孔隨機分布且彼此不重疊。優選的，上述光子篩中，所述環帶中心半徑為rm2 = 2mfA+m2X2 ;其中，m為正整數，f為焦距，λ為波長。優選的，上述光子篩中，每一環帶上的多個小孔的直徑均相同，且為dm = λ /2rffl, 其中λ為波長。優選的，上述光子篩中，所述金屬膜和介質膜均為五層。優選的，上述光子篩中，每層金屬膜和介質膜的厚度均為30nm。優選的，上述光子篩中，所述金屬膜材料為銀。優選的，上述光子篩中，所述介質膜材料為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鉿或二氧化鋯。優選的，上述光子篩中，所述透光襯底為熔融石英、普通玻璃或有機玻璃。本專利技術還提供了一種光子篩制作方法，該方法包括對透光襯底進行拋光清洗；在所述透光襯底上形成相間排列的金屬膜和介質膜，從而在所述透光襯底上形成不透光多層膜；在所述不透光多層膜中形成多個環帶狀分布的多個小孔，且每一環帶上的多個小 孔彼此不重疊。優選的，上述方法中，在所述不透光多層膜中形成多個環帶狀分布的多個小孔，具 體包括在所述不透光多層膜上旋涂電子束抗蝕劑；在具有多個環帶狀分布的多個小孔圖案的掩膜版的遮擋下，采用電子束照射所述 電子束抗蝕劑，所述掩膜版上每一環帶上的多個小孔彼此均不重疊；對采用電子束照射后的電子束抗蝕劑進行顯影，在所述電子束抗蝕劑內形成多個 環帶狀分布的多個小孔；以所述具有多個環帶狀分布的多個小孔的電子束抗蝕劑為掩膜對所述不透光多 層膜進行刻蝕，在所述不透光多層膜中形成多個環帶狀分布的多個小孔。從上述技術方案可以看出，本專利技術所提供的光子篩包括透光襯底；位于所述透 光襯底上的不透光多層膜，所述不透光多層膜包括多層相間設置的金屬膜和介質膜；設置 在所述不透光多層膜上、呈多個環帶狀分布的多個小孔，每一環帶上的多個小孔隨機分布 且彼此不重疊。本專利技術所提供的光子篩，由于透光襯底上設置有多層相間排列的金屬膜和 介質膜，且在所述多層相間排列的金屬膜和介質膜內設置有呈環帶狀分布的多個小孔，因 此，當光照射在所述光子篩上時，在金屬膜和介質膜的表面等離子體極化和表面等離子體 耦合將得到增強，從而有效地提高了光的透過率，進而提高了光子篩的衍射效率。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術所提供的光子篩的結構示意圖2為圖1中虛線框指示部分的放大結構示意圖3為本專利技術所提供的光子篩制作方法的流程示意圖4為本專利技術所制成的光子篩的掃描電鏡圖5為本專利技術所制成的光子篩的聚焦特性仿真圖6為采用傳統工藝所形成的光子篩的聚焦特性仿真圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例一參考圖1，圖1為本專利技術所提供的光子篩的結構示意圖，所述光子篩包括透光襯底I ;位于所述透光襯底I上的不透光多層膜2，所述不透光多層膜2包括多層相間設置的金屬膜和介質膜；設置在所述不透光多層膜2上、呈多個環帶狀分布的多個小孔3，每一環帶上的多個小孔3隨機分布且彼此不重疊。為了更清楚地描述透光襯底I及其上不透光多層膜2的位置關系，對圖1中虛線框部分進行了局部放大，得到的剖面示意圖如圖2所示，圖2中示出了透光襯底1，位于透光襯底I上的不透光多層膜2，所述不透光多層膜2包括多層相間設置的金屬膜21和介質膜 22。具體形成過程中，可以先在透光襯底I上形成金屬膜，也可以先形成介質膜，對此本專利技術并無特別限制。優選的，可以設置使得金屬膜21和介質膜22各為五層，且通過控制形成時間使得各層金屬膜21和介質膜22的厚度均為30nm。本實施例中所述金屬膜21材料可以為銀，所述介質膜22材料可以為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鉿(HfO2)或二氧化鋯 (ZrO2)等。所述透光襯底，顧名思義，即是可以使光透過的襯底，所述透光襯底的材料可以為熔融石英、普通玻璃或有機玻璃等。位于不透光多層膜2上的多個小孔3可以為圓形，也可以為方形、正六邊形等正多邊形，本專利技術實施例中以圓形為例進行說明。所述多個小孔3分布在多個環帶上，且這些環帶的中心半徑rm，環帶寬度Wm滿足如下關系rm2 = 2mf λ +m2 λ 2,Wm= λ /2rm, 其中，m為正整數，f為焦距，λ為波長。對于任一環帶上的多個小孔均成隨機分布狀態，S卩同一環帶上相鄰小孔之間的間距沒有限制，但同一環帶上的多個小孔彼此之間均不重疊，且直徑均相等并等于其所在環帶的寬度，因此，分布在寬度為Wm的環帶上的多個小孔的直徑4為dm = wm= λ/2Γπ，其中λ為波長，rmS該環帶的中心半徑。本專利技術實施例中設置在不透光多層膜2上的多個小孔3，是在不透光多層膜2厚度方向上設置的小孔，且所述多個小孔3貫穿所述不透光多層膜2，因此，當光照射該光子篩時，光線可由不透光多層膜2上的多個小孔3透過，再經透光襯底I最后聚焦或成像。由于所述不透光多層膜2包括多層相間排列的金屬膜和介質膜，因此，當光線透過所述多個小孔3時，所述金屬膜和介質膜的表面等離子體極化和表面等離子體耦合將達到光學場增強，進而可提聞光線的透光率，最終提聞光子篩的衍射效率。實施例二上面詳細描述了本專利技術所提供的光子篩，下面介紹光子篩的制作方法。參考圖3，圖3為本專利技術所提供的光子篩制作方法的流程示意圖，該方法具體包括如下步驟步驟S1:對透光襯底進行拋光清洗。首先選取一透光襯底，并對所述透光襯底進行拋光清洗。該透光襯底選為石英襯底，石英襯底的厚度為1. 5mm,直徑為25. 4mm,且該透光襯底在應用波長405nm的照射下透過率大于85%。對透光襯底進行拋光清洗后，使透光襯底的粗糙度小于O. 5nm，平整度小于步驟S2 :在所述透光襯底上形成相間排列的金屬膜和介本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光子篩，其特征在于，包括：透光襯底；位于所述透光襯底上的不透光多層膜，所述不透光多層膜包括多層相間設置的金屬膜和介質膜；設置在所述不透光多層膜上、呈多個環帶狀分布的多個小孔，每一環帶上的多個小孔隨機分布且彼此不重疊。

【技術特征摘要】
1.一種光子篩，其特征在于，包括 透光襯底； 位于所述透光襯底上的不透光多層膜，所述不透光多層膜包括多層相間設置的金屬膜和介質膜； 設置在所述不透光多層膜上、呈多個環帶狀分布的多個小孔，每一環帶上的多個小孔隨機分布且彼此不重疊。2.根據權利要求1所述的光子篩，其特征在于，所述環帶中心半徑為rm2=2mfA+m2 λ 2 ;其中，m為正整數，f為焦距，λ為波長。3.根據權利要求2所述的光子篩，其特征在于，每一環帶上的多個小孔的直徑均相同，且為(Ini = λ Ar111，其中λ為波長。4.根據權利要求1所述的光子篩，其特征在于，所述金屬膜和介質膜均為五層。5.根據權利要求4所述的光子篩，其特征在于，每層金屬膜和介質膜的厚度均為30nm。6.根據權利要求1所述的光子篩，其特征在于，所述金屬膜材料為銀。7.根據權利要求1所述的光子篩，其特征在于，所述介質膜材料為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鉿或二氧化鋯。8.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海亮，史麗娜，朱效立，李冬梅，謝常青，劉明，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：