[发明专利]应用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构

权利要求书

1.一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于以下步骤：

(1)选择合适的基底材料，并将其进行清洗，用高压氮气吹干；

(2)在基底表面旋涂一层抗蚀剂，在抗蚀剂表面再蒸镀一层金属结构；

(3)在金属层表面旋涂一层间隙层；

(4)在间隙层表面自组装一层聚苯乙烯球；

(5)将步骤(4)所得结构在曝光系统中进行聚焦曝光，通过调节曝光时间，在抗蚀剂内部形成需要的曝光能量分布；

(6)除去聚苯乙烯球以及间隙层和金属层结构；

(7)选择与抗蚀剂相匹配的显影液，对抗蚀剂进行显影，获得目标结构；

(8)对目标结构进行刻蚀，将结构传递到基底上。

2.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的基底材料可以为：可见光材料石英，玻璃，二氧化硅，也可以为红外材料硅、锗。

3.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于：所述步骤(2)中旋涂的抗蚀剂可以为正性抗蚀剂、也可以为负性抗蚀剂，抗蚀剂的厚度为100nm～800nm。

4.权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的金属材料为可以激发表面等离子体的金属金、银、铜或铝，金属层的厚度为10nm～100nm。

5.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的间隙层为PMMA，PDMS折射率匹配介质，其厚度为50纳米到5微米，厚度的选取要使得入射光经聚苯乙烯球聚焦之后焦点落在抗蚀剂内，实现聚焦光刻。

6.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的聚苯乙烯球为球形结构，其直径为100nm～800nm。

7.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构制作的方法，其特征在于：所述步骤(5)中曝光时间为3秒钟到3分钟。

8.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构制作的方法，其特征在于：所述步骤(6)中采用乙醇清洗掉聚苯乙烯球，由于间隙层为一种有机物，可采用于法刻蚀将其去除，湿法腐蚀去除金属层结构。

9.根据权利要求1所述的一种采用聚苯乙烯球进行聚焦光刻成形亚波长微纳结构的方法，其特征在于：所述步骤(8)中采用RIE进行刻蚀，刻蚀气体根据基底材料选择，刻蚀时间根据抗蚀剂的厚度以及基底来确定，为1分钟到60分钟。