【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超材料器件，具体为一种超表面透镜的制备方法及超表面透镜。
技术介绍
1、超表面透镜：是一种使用超表面来聚焦光线的平面透镜，超表面由排列在二维平面的亚波长结构(超构单元)组成，通过调整超构单元的形状、大小、方向或位置在界面处引入相位梯度，并任意调控光波前，将理想的光汇集起来产生所需要的成像。超表面透镜的纳米天线主要有介电材料单元和等离子体激元单元，前者主要对相位和偏振产生改变，后者主要对幅度和波长。超表面透镜是平面透镜，比起传统透镜有超轻、超薄及多功能集成的优势，且全电介质型超构表面率高、加工与大规模集成电路工艺兼容，具有更广泛的应用场景和更便利的加工方式。
2、纳米压印是目前主要的超表面透镜的加工方法，但是纳米压印在图形的复杂度上又有较大限制。该工艺主要包括热压印(hel)、紫外纳米压印(uv-nil)和微接触印刷(mcp)。因其属于接触式图形转移过程，衍生出不少技术问题，其中1:1压印模具的制作、套印精度、模具的使用寿命、生产率、最小图型特征尺寸和缺陷控制被认为是当前最大的技术挑战。
3、mcp技术使用pdms作为压印模具(软模具)能够有效解决压印模具和基片间平行误差以及两者表面的平面度公差。但涂于模具表面的硫醇转移到抗蚀剂表面时会发生模具和抗蚀剂的相对滑动，导致被转移图形变形和缺损。hel技术需要加热且压力很大，使整个系统产生较大的变形。此外，由于使用硬模具，使其无法消除基片和模具之间的平行误差及两表面的平面度公差。uv-nil技术同样使用硬质模具，无法解决平行度误差和平面度公差问题，限
4、光刻技术同样是加工微纳结构的成熟技术。由于超构单元光学波段的结构尺寸较小，普通的紫外光刻设备满足不了，需要借助大规模集成电路工艺制程中更先进的沉浸式曝光系统。最常用的是非接触投影式曝光，即图形经过光学系统成像缩放在光刻胶上，在曝光镜头与光刻胶之间充满液体的浸没式光刻，这种光刻方式增大了分辨率，对准精度高，可以缩放掩膜板上的图案，可通过掩膜板调整曝光面积。经过多年的发展，已经证明光刻技术是最适合批量生产大面积光学超构表面的技术之一。
5、目前主流的芯片代工厂工艺设备主要都是为不透明半导体晶圆如si，inp，gaas等设计的。在高度自动化的设备中引入透明衬底可能会增加设备报错、碎片的风险。另外，不透明超材料大多导热和导电性能较差，在等离子体刻蚀过程中，离子轰击和表面化学反应会导致材料表面温度相对较高，可能会降低材料与光刻胶之间的刻蚀速率选择比，而且局部的温度分布差异也会导致较大的工艺偏差。在大规模的量产中，经常使用sem对产品进行无损的cd测量和缺陷扫描，电导率较低就导致材料表面的电荷积累，从而产生一个静电场干扰入射电子束和二次电子发射，使得图像出现畸变、模糊等现象，影响sem结果判断。
6、因此，虽然光刻技术最适合批量生产大面积光学超构表面的技术之一，但是并不适合直接在透明基底上使用光刻技术。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：解决现有的超表面加工方法，使超构单元的形貌不可控、质量差以及复杂度受限制的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种超表面透镜的制备方法，包括以下步骤：
4、s100，获取第一衬底；
5、s200，在所述第一衬底表面上生长，第一生长基底；
6、s300，在所述第一生长基底上生长第一保护层；
7、s400，在所述第一保护层上生长作为纳米结构的第一加工层；
8、s500，在所述第一加工层的表面上涂覆光刻胶；
9、s600，使用光罩光刻，刻蚀涂覆光刻胶后的第一加工层，获取第一超透镜结构，并对所述光刻胶清洗去除；
10、s700，获取高温透明基材，通过高温键合的方式，将所述第一超透镜结构键合在所述高温透明基材的一侧面上；
11、s800，高温键合退火后，去除所述第一衬底和所述第一生长基底，获取单面超表面透镜。
12、在本专利技术的一实施例中，所述超表面透镜的制备方法包括：
13、获取第二衬底；
14、在所述第二衬底上，重复步骤s200至步骤s600，获取第二超透镜结构；
15、通过高温键合的方式，将所述第二超透镜结构键合在所述高温透明基材的另一侧面上；
16、高温键合退火后，去除所述第二衬底和生长在所述第二衬底上的第二生长基底，获取双面超表面透镜。
17、在本专利技术的一实施例中，所述第二超透镜结构中的光柱与所述第一超透镜结构中的光柱在光柱形貌和分布上不同。
18、在本专利技术的一实施例中，所述第一生长基底为氧化硅膜，厚度为20～300纳米。
19、在本专利技术的一实施例中，所述第一保护层为氮化硅膜，厚度为20～50纳米。
20、在本专利技术的一实施例中，所述第一加工层为氧化硅膜，厚度为50～600纳米。
21、在本专利技术的一实施例中，在所述第一衬底上生长所述第一生长基底之前，以及在所述第二衬底上生长所述第二生长基底之前，先对所述第一衬底和所述第二衬底清洗。
22、在本专利技术的一实施例中，所述高温透明基材为石英玻璃。
23、本专利技术还公开一种超表面透镜，应用上述所述的超表面透镜的制备方法制备而成；包括：所述高温透明基材，以及在所述高温透明基材的一侧面上依次设置有所述第一超透镜结构和所述第一保护层。
24、在本专利技术的一实施例中，在所述高温透明基材的另一侧面上依次有第二超透镜结构和第二保护层。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：基于双面键合的双超表面透镜加工技术，该方法通过将两张硅片本身加工好的超表面透镜结构，利用玻璃键合烤炉进行高温键合，将两面超表面透镜结构整合成一个构件，有效规避了纳米压印的复杂度限制并且克服了光刻技术对透明介电材料处理效果不理想的问题。本专利技术先用光刻加工精细结构，再通过键合的方式转移到透明基底上的方案，应该是目前大规模制造的合适工艺。
26、本专利技术实现了一侧、两侧超材料平面透镜的加工。结构自封闭于透光保护膜之中，结构精巧。使用集成电路光罩光刻工艺，加工通量大，加工精度高，在同一晶圆两侧都进行了加工，提高了光罩使用率，有效压缩成本和工期；两侧的超透镜组对准精度高，键合紧密，可实现大广角物镜和多光谱成像等混合功能，以及有效克服了传统透镜组的视野限制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种超表面透镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述超表面透镜的制备方法包括：
3.根据权利要求2所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第二超透镜结构中的光柱与所述第一超透镜结构中的光柱在光柱形貌和分布上不同。
4.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第一生长基底为氧化硅膜，厚度为20～300纳米。
5.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第一保护层为氮化硅膜，厚度为20～50纳米。
6.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第一加工层为氧化硅膜，厚度为50～600纳米。
7.根据权利要求2所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，在所述第一衬底上生长所述第一生长基底之前，以及在所述第二衬底上生长所述第二生长基底之前，先对所述第一衬底和所述第二衬底清洗。
8.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述高温透明基材为石英玻璃。
9.一种超
10.根据权利要求9所述的超表面透镜，其特征在于，在所述高温透明基材的另一侧面上依次有第二超透镜结构和第二保护层。
...【技术特征摘要】
1.一种超表面透镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述超表面透镜的制备方法包括：
3.根据权利要求2所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第二超透镜结构中的光柱与所述第一超透镜结构中的光柱在光柱形貌和分布上不同。
4.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第一生长基底为氧化硅膜，厚度为20～300纳米。
5.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第一保护层为氮化硅膜，厚度为20～50纳米。
6.根据权利要求1所述的超表面透镜的制备方法，其特征在于，所述第一加工层为氧化硅膜，厚...
【专利技术属性】
技术研发人员：昌明，杨秀咏，徐辉，
申请(专利权)人：合肥和光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。