一種多功能組合型納米圖形制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，包含以下步驟：在襯底上旋涂一層光刻膠；在光刻膠上涂一單層透明微納米球；在預定波長的光照下，利用透明微納米球的聚光作用，將涂覆在襯底上的光刻膠曝光，形成圖形陣列；將整個樣品連帶透明微納米球浸入顯影液中顯影，從而腐蝕光刻膠被曝光的地方；利用干法刻蝕方法刻蝕微納米球，使微納米球縮小，從而在微納米球之間產生間距；利用微納米球做為掩膜，干法刻蝕光刻膠；去除殘留的微納米球，完成納米圖形陣列制備。本發明結合了微納米球做透鏡的光刻方法和利用微納米球做掩膜的光刻方法可以產生更多特殊圖案的納米圖形。
【專利說明】一種多功能組合型納米圖形制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微納米加工方法，特別是涉及一種多功能組合型納米圖形制作方法。
【背景技術】
[0002]21世紀的科學已經進入了納米科學的時代，隨著各種器件尺寸的越來越小，一些納米條件下特有的性質被人們逐漸開發并利用，例如光子晶體，等離子激元等。而傳統光刻由于光的波長及光的波動性的限制對于制作納米級別的顯得無能為力。并且隨著納米科學的發展，越來越多的特殊納米圖形被需要，如納米環，納米月亮，納米簇等。而利用電子束曝光制作，成本太大，而且也不利于大規模生產。而利用納米壓印也面臨著高成本和技術不成熟的問題。納米球光刻技術受到越來越多的關注，由于它的低成本和大規模。
[0003]如何巧妙組合納米球透鏡光刻和納米球模板光刻，得到一種功能強大的納米球光刻技術，可以低成本，大規模的制作納米環，納米月亮及分立的組合圖形等各種特殊的納米圖形，成為了當前亟需解決的問題之一。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于，提供一種多功能組合型納米圖形制作方法，可以低成本，大規模的制作各種納米圖形，包括納米環，納米月亮，分立的納米孔簇等。這種光刻方法在制作各種等離子，光子晶體器件上有很好的應用光景。
[0005]本發明提供了一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，包含以下步驟:
[0006]步驟1:在襯底上旋涂一層光刻膠；
[0007]步驟2:在光刻膠上涂一單層透明微納米球；
[0008]步驟3:在預定波長的光照下，利用透明微納米球的聚光作用，將涂覆在襯底上的光刻膠曝光，形成圖形陣列；
[0009]步驟4:將整個樣品連帶透明微納米球浸入顯影液中顯影，從而腐蝕光刻膠被曝光的地方；
[0010]步驟5:利用干法刻蝕方法刻蝕微納米球，使微納米球縮小，從而在微納米球之間產生間距；
[0011]步驟6:利用微納米球做為掩膜，干法刻蝕光刻膠；
[0012]步驟7:去除殘留的微納米球，完成納米圖形陣列制備。
[0013]本發明的有益效果是，其結合了利用微納米球做透鏡的光刻方法和利用微納米球做掩膜的光刻方法兩者的優點，可以充分發揮這兩種納米球光刻方法的靈活性，通過組合可以產生更多特殊圖案的納米圖形，為納米科學領域的發展提供了一種功能強大的成本低廉的納米光刻技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明，其中:
[0015]圖1是本發明中多功能組合型納米圖形的制備方法流程圖；
[0016]圖2-圖8是本發明中多功能組合型納米圖形的制備工藝流程圖；
[0017]圖9-12是利用本發明得到的納米圖形的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0019]請參閱圖1及圖2-圖12所示，本發明提供了一種多功能組合型納米圖形的制作方法，包含以下步驟:
[0020]步驟1:在襯底10上旋涂一層光刻膠11 (參閱圖2)；
[0021]步驟2:在光刻膠11上涂一單層透明微納米球12 ;透明微納米球12可以是PS球或S12球等其它有機或無機透明微納米球(參閱圖3)；
[0022]步驟3:在預定波長的光照13下，利用透明微納米球12的聚光作用，將涂覆在襯底10上的光刻膠11曝光，形成圖形陣列；其曝光過程包括斜曝光和正曝光，其中斜曝光可以通過調整光源的傾斜角度α或者調整樣品的傾斜角度，也可以通過調整樣品或者光源的旋轉角度β并多次曝光而形成各種圖形組合(參閱圖4)。所述預定波長包括從紅外到紫外的單色光波長。
[0023]步驟4:顯影，整個樣品連帶透明微納米球12浸入顯影液中顯影，使光刻膠11被曝光的地方被顯影液腐蝕(參閱圖5)；
[0024]步驟5:利用干法刻蝕方法刻蝕微納米球12，使微納米球縮小，從而產生間距。(參閱圖6);其中，干法刻蝕過程中，若微納米球為PS球，則利用氧氣刻蝕PS球，若微納米球為Si02球，則利用CF4刻蝕Si02球，且微納米球之間的間距通過調整刻蝕的氣體流量，功率，時間等條件來調節。
[0025]步驟6:利用微納米球12單層做為掩膜，干法刻蝕光刻膠11，使得微納米球12間距下方的光刻膠11被刻蝕(參閱圖7)；
[0026]步驟7:去除殘留的微納米球12，完成光刻膠11圖形陣列制備(參閱圖8)，其得到的平面示意圖可分別如圖9-12 ;其中，可以通過藍膜粘掉殘留的微納米球12，如果是Si02球，還可以用HF酸溶液腐蝕。
[0027]圖9為經過垂直曝光所制作的納米環圖形，圖10與圖11為經過不同傾斜角度α曝光所制作的非對稱納米環及納米月亮圖形；圖12為經過三次傾斜曝光，但每次曝光時樣品角度β旋轉120度所得到的納米孔簇圖形。
[0028]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，包含以下步驟: 步驟1:在襯底上旋涂一層光刻膠； 步驟2:在光刻膠上涂一單層透明微納米球； 步驟3:在預定波長的光照下，利用透明微納米球的聚光作用，將涂覆在襯底上的光刻膠曝光，形成圖形陣列； 步驟4:將整個樣品連帶透明微納米球浸入顯影液中顯影，從而腐蝕光刻膠被曝光的地方； 步驟5:利用干法刻蝕方法刻蝕微納米球，使微納米球縮小，從而在微納米球之間產生間距； 步驟6:利用微納米球做為掩膜，干法刻蝕光刻膠； 步驟7:去除殘留的微納米球，完成納米圖形陣列制備。
2.如權利要求1所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，所述透明微納米球為PS球或Si02球。
3.如權利要求1所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，所述步驟3中的預定波長包括從紅外到紫外的單色光波長。
4.如權利要求1所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，所述步驟3中曝光過程包括斜曝光和垂直曝光。
5.如權利要求2所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，所述步驟5中干法刻蝕過程中，若微納米球為PS球，則利用氧氣刻蝕PS球，若微納米球為Si02球，則利用CF4刻蝕Si02球。
6.如權利要求1所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，所述步驟7中通過藍膜粘掉殘留的微納米球。
7.如權利要求2所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，所述步驟7中，如果是Si02球，采用HF酸溶液腐蝕殘留的微納米球。
8.如權利要求4所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，步驟3中調整光源的傾斜角度或者樣品的傾斜角度進行曝光。
9.如權利要求4所述一種多功能組合型納米圖形陣列制作方法，其中，步驟3中通過調整樣品或者光源的旋轉角度，并進行多次曝光。
【文檔編號】B81C1/00GK104355287SQ201410658845
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】張勇輝, 魏同波, 王軍喜, 李晉閩 申請人:中國科學院半導體研究所