[發明專利]微結構加工方法

無效

• 申請號: 201110439986.9
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN103178349A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;法布里齊亞·蓋佐;金晶
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

【技術領域】

本發明涉及超材料領域，尤其涉及一種超材料的微結構加工方法。

【背景技術】

超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而或得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。超材料的性質和功能主要來自于其內部的結構而非構成它們的材料，因此為設計和合成超材料，人們進行了很多研究工作。超材料包括人造結構以及人造結構所附著的材料，該附著材料對人造結構起到支撐作用，因此可以是任何與人造結構不同的材料，這兩種材料的疊加會在空間中產生一個等效介電常數與磁導率，而這兩個物理參數分別對應了材料的電場響應與磁場響應。

目前超材料的微結構加工都是采用電路板的化學刻蝕的方法，此方法所用的基片上的銅箔與基片間結合力差。

需要提供一種新的微結構加工方法，能夠改善基片上的銅箔與基片間的結合力。

【發明內容】

本發明提供一種微結構加工方法，采取濺射鍍膜的方式來加工微結構，可大大提高銅箔與基片的結合力并大大節省了銅金屬的用量，并且可以大批量高效率進行超材料的批量化加工生產。

磁控濺射的工作原理是指電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出氬離子和新的電子；新電子飛向基片，氬離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產生的二次電子會受到電場和磁場作用，產生E(電場)×B(磁場)所指的方向漂移，簡稱E×B漂移，其運動軌跡近似于一條擺線。若為環形磁場，則電子就以近似擺線形式在靶表面做圓周運動，它們的運動路徑不僅很長，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區域內，并且在該區域中電離出大量的氬離子來轟擊靶材，從而實現了高的沉積速率。隨著碰撞次數的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠離靶表面，并在電場E的作用下最終沉積在基片上。由于該電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。

磁控濺射過程是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經歷復雜的散射過程，和靶原子碰撞，把部分動量傳給靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成級聯過程。在這種級聯過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足夠動量，離開靶被濺射出來。

磁控濺射以磁場束縛和延長電子的運動路徑，改變電子的運動方向，提高工作氣體的電離率和有效利用電子的能量。電子的歸宿不僅僅是基片，真空室內壁及靶源陽極也是電子歸宿。

根據本發明的一個主要方面，提供一種微結構加工方法，該方法利用磁控濺射鍍膜裝置，包括以下步驟：

a、獲取超材料基片；

b、獲取圖案化的掩膜板；

c、將圖案化的掩膜板覆蓋在超材料基片上；

d、將該超材料基片固定于磁控濺射鍍膜裝置的陽極上，并將金屬片置于磁控濺射鍍膜裝置的、正對著基片的陰極上；

e、將磁控濺射鍍膜裝置的真空室抽成高真空，然后充入低壓惰性氣體；

f、在陽極和陰極之間加上預定電壓，使之產生輝光放電，然后經預定時間后斷開該預定電壓；

g、從超材料基片上揭去掩膜板即得到所需要的金屬微結構。

根據本發明的一個方面，超材料基片為環氧樹脂基片、陶瓷基片或鐵電體基片。

根據本發明的一個方面，金屬片包括銅片、銀片、金片。

根據本發明的一個方面，金屬微結構包括多個陣列排布的微結構單元，微結構單元為工字型或工字衍生型金屬線結構。

根據本發明的一個方面，金屬微結構包括多個陣列排布的微結構單元，微結構單元為開口環型或開口環衍生型金屬線結構。

根據本發明的一個方面，利用電子束光刻方法來制備圖案化的掩膜。

根據本發明的一個方面，充入的惰性氣體氣壓為0.1～10Pa。

根據本發明的一個方面，充入的惰性氣體是氬氣(Ar)。

根據本發明的一個方面，陽極和陰極之間的預定電壓為直流電壓。

根據本發明的一個方面，陽極和陰極之間的預定電壓為交流電壓。

根據本發明的一個方面，陽極和陰極之間的預定電壓為射頻電壓。

應當認識到，本發明以上各方面中的特征可以在本發明的范圍內自由組合，而并不受其順序的限制——只要組合后的技術方案落在本發明的實質精神內。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發明中的技術方案，下面將對本發明的附圖作簡單地介紹，其中：