[發明專利]光刻定位自組裝填充方法

無效

• 申請號: 200710099497.7
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN101051185A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 李飛;朱少麗;杜春雷;羅先剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/004;G03F9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術領域

本發明涉及一種制作列陣化的金屬納米陣列結構的方法，特別是一種采用光刻定位技術配合納米球自組裝技術的光刻定位自組裝填充方法。

背景技術

近幾年，隨著微納加工技術和納米材料的發展，納米金屬結構的電磁學性質正受到越來越多的關注，光與納米金屬結構的相互作用產生了一系列嶄新的物理現象。當電磁波入射到納米金屬列陣結構表面時，產生的局域表面等離子體LSP(Local?Surface?Plasmons)將使電磁能量劇烈地匯聚和增強。基于這一特性，局域表面等離子體LSP在能量存儲、轉換、傳感等領域有廣泛的應用前景。基于該原理構成的生物傳感器在DNA、蛋白、病毒等生物分子的標記、識別和檢測方面具有比傳統的生物傳感器更快的檢測速度和靈敏度。

在激發局域表面等離子體的納米金屬結構的制作方面，目前國內外普遍采用的方法有電子束光刻、離子束光刻和自組裝技術，但這些方法都存在一定的局限性，電子束或離子束光刻制作圖形面積有限，效率很低；而僅靠自組裝技術制作的納米結構，不僅結構會存在較多缺陷，而且也不易實現所制作納米結構的列陣化。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種可以大大減少結構缺陷，實現納米結構列陣化的光刻定位自組裝填充方法。

本發明的技術解決方案是：光刻定位自組裝填充方法，其特點在于包括下列步驟：

(1)設計列陣型微區掩模，根據設計結果制作出列陣型微區掩模板，每個微區均用坐標值定位；

(2)選取基底材料，在基底材料表面旋涂抗蝕劑；

(3)采用制作的陣型微區掩模板對抗蝕劑進行曝光，顯影后即可獲得抗蝕劑材質的微浮雕結構，根據目標浮雕結構的深度確定需要施加的曝光量，以及顯影液濃度、顯影時間參數，通過曝光、顯影首先在抗蝕劑表面獲得定位微區結構；

(4)通過進一步溶液腐蝕，將抗蝕劑圖形轉移到基底材料上，最終制作出定位微區模版；

(5)利用定位微區模版的坐標定位功能，采用納升級移液器在定位微區模版坐標值對應的微區里自組裝聚苯乙烯納米球，單層聚苯乙烯納米球結構；

(6)將已組裝了單層聚苯乙烯納米球結構的定位微區模板低溫(18～21℃)干燥后放入真空鍍膜系統的工作腔，在高真空(真空度4.0×10^-4Pa)下在模版表面沉積一層金屬膜；

(7)去除聚苯乙烯納米球自組裝層，僅留下球與球的間隙處的金屬，得到陣列化的金屬納米列陣結構。

本發明與現有技術相比主要有以下優點：

(1)傳統的納米球自組裝技術，是在較大的區域里進行自組裝，其自組裝過程是完全不受控制的，因此制作的納米結構會出現很多缺陷，而本發明的制作方法是把納米球的自組裝過程局限在一個個微型區域里進行的，因此能大大減少結構缺陷。

(2)本發明采用微細加工技術與納米加工技術相結合的方法，實現了金屬納米結構的列陣化分布，在生物傳感領域可以實現多種生物分子的并行檢測。

(3)此外，本發明由于采用了納升級的移液器來進行聚苯乙烯納米水溶膠在微區的滴入操作，保證了微區里納米球自組裝條件的一致性，從而保證了制作納米球結構的一致性。

(4)本發明制作簡單，效率高。

附圖說明

圖1是本發明采用光刻加工方法制作的定位微區模板的示意圖，圖中坐標的一個小格代表1mm；

圖2是本發明實施例1在某個微區里利用聚苯乙烯納米球自組裝獲得的單層納米球結構的示意圖；

圖3是本發明實施例1通過對圖2結構進行金屬填充，去球處理制作的金屬納米結構圖，圖3a是采用直徑400nm的聚苯乙烯納米球制作的三角形金屬納米粒子結構；圖3b是采用直徑500nm的聚苯乙烯納米球制作的三角形金屬納米粒子結構。

具體實施方式

實施例1，是通過本發明的方法制作的特征尺寸小于70納米的列陣型納米金屬結構。

(1)首先應用Autocad軟件設計定位微區模板，確定微區的大小、形狀、陣列數。設計的微區形狀為圓形、尺寸0.2mm×0.2mm，陣列數4×5，再根據設計的定位微區模板數據制作出的掩模板；

(2)選取鍍鉻玻璃板作為基底材料，在其表面旋涂一層AZ3100抗蝕劑，轉速6000rpm/min，時間30S；