[發(fā)明專利]一種基于金屬網(wǎng)柵的透明電磁屏蔽材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110831419B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅先剛;馬曉亮;蒲明博;梁卓承;趙澤宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;B81C1/00
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本發(fā)明公開一種基于金屬網(wǎng)柵的透明電磁屏蔽材料的制備方法，包括步驟S1：在透明襯底上鍍制金屬薄膜；步驟S2：在金屬薄膜上旋涂光刻膠；步驟S3：通過光刻技術(shù)獲得網(wǎng)柵形狀的光刻膠；步驟S4：利用離子束刻蝕(IBE)的陰影效應，在大角度離子束入射的模式下將光刻膠圖形的線寬進行縮減；步驟S5：將光刻膠的圖形傳遞至金屬層；步驟S6：浸泡在丙酮中去除光刻膠，獲取基于金屬網(wǎng)柵的透明電磁屏蔽材料。本發(fā)明提出的縮減線寬方法也可用于減小二維周期性結(jié)構(gòu)材料的特征尺寸。本發(fā)明最終能有效地減小金屬網(wǎng)柵的線寬，從而進一步提高材料的光透過率，為基于金屬網(wǎng)柵、亞微米特征尺寸的透明電磁屏蔽材料提供一種簡易、廉價的制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納加工及透明電磁屏蔽領(lǐng)域，涉及一種基于金屬網(wǎng)柵的透明電磁屏蔽材料的制備方法。

背景技術(shù)

電磁干擾(electromagnetic interference，EMI)是信息時代重大污染源。光學透明電磁屏蔽技術(shù)在隔絕外界微波信號干擾的同時，還能保留可見光及紅外光的透明窗口，這種透明光學窗與電磁屏蔽技術(shù)的結(jié)合廣泛應用于航空航天、軍事及生物醫(yī)療設(shè)備。金屬網(wǎng)柵是透明電磁屏蔽材料的常見結(jié)構(gòu)形式，由于網(wǎng)柵的周期遠小于微波波長，大部分入射波能量被金屬網(wǎng)柵反射，從而實現(xiàn)了微波波段的電磁屏蔽。金屬網(wǎng)柵相對于氧化銦錫、石墨烯、銀納米線等材料，具備更為優(yōu)越的光電性能。但是，為獲得更高的光透過率以及屏蔽效能(shielding effectiveness，SE)，需要減小金屬網(wǎng)柵的周期以及線寬，這對設(shè)備的加工能力特別是光刻技術(shù)分辨力提出嚴苛要求。同時，亞微米線寬的金屬網(wǎng)柵材料的加工成本高昂，研發(fā)低成本制備手段是拓寬透明電磁屏蔽材料應用場景的迫切需求。

為了彌補加工設(shè)備分辨力的不足、降低亞微米線寬金屬網(wǎng)柵的制備成本，本發(fā)明提出利用離子束刻蝕(ion beam etching，IBE)的陰影效應達到縮減結(jié)構(gòu)特征尺寸的方法。傾斜入射模式下，離子束的入射角度(入射方向與入射面法線方向的夾角)較小時，由于光刻膠遮擋了部分離子，而且承片臺是旋轉(zhuǎn)的，所以被刻蝕材料會形成一個傾斜臺階，其臺階寬度與入射角有關(guān)，這種現(xiàn)象稱為IBE陰影效應，其帶來的傾斜臺階影響了圖形傳遞的保真度，因此陰影效應通常是工藝人員需要克服的負面效應。然而，當入射角增大到一定程度時，金屬的裸露面可以被光刻膠側(cè)面完全保護，相對于光刻膠側(cè)面而言，金屬受到離子束轟擊的程度可忽略。因此，借助大角度入射，IBE陰影效應可以選擇性的刻蝕光刻膠側(cè)壁，具有縮減光刻膠線寬的作用。為保證后續(xù)圖形傳遞的有效性，縮減光刻膠線寬的同時，必須保證膠厚度變化較小。同時，光刻膠的刻蝕速率與入射角大小呈現(xiàn)負相關(guān)，對于理想光刻膠剖面(即矩形)而言，光刻膠頂端與側(cè)面的入射角是互補的。當離子束以較大入射角轟擊材料表面時，光刻膠側(cè)壁的刻蝕速率遠大于頂端的刻蝕速率，因此本發(fā)明能保證對光刻膠不同方向的刻蝕選擇性。本發(fā)明結(jié)合兩次刻蝕的方法，第一次大角度入射獲取亞微米線寬的光刻膠圖形，第二次小角度入射將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移至金屬層，最終實現(xiàn)亞微米線寬的金屬網(wǎng)柵，兼具高屏蔽效能以及高透光率。

與此同時，亞微米特征尺寸的掩模版需要電子束直寫技術(shù)，加工效率低且成本高昂，不利于大面積加工。利用IBE陰影效應配合激光直寫使用，可降低加工成本。因此本發(fā)明也提供一種低成本、大面積的掩模版制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：

(1)、減小結(jié)構(gòu)材料的特征尺寸需要更高分辨力的加工設(shè)備或者復雜的工藝流程，本發(fā)明提供一種簡易可行的減小特征尺寸的方法，減小幅度至少為3倍。

(2)、大面積加工基于金屬網(wǎng)柵的透明電磁屏蔽材料的成本十分高昂，屏蔽效能越高，需要的網(wǎng)柵周期及線寬越小，亟需一種大面積、低成本的亞微米線寬金屬網(wǎng)柵的制備方法，同時能有效提高材料的屏蔽效能。

(3)、目前大面積的亞微米特征尺寸的掩模版需要電子束直寫技術(shù)進行加工，本發(fā)明結(jié)合激光直寫技術(shù)能提供一種解決掩模版加工成本高的方法。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種基于金屬網(wǎng)柵的透明電磁屏蔽材料的制備方法，包含以下步驟：