[發(fā)明專利]一種磁場吸附輔助掩模蒸鍍微納結(jié)構(gòu)的制備方法

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• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110923623A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雪峰;張鑒
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州逸峰新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C14/04
• 分類號: C23C14/04;C23C14/24;C23C14/16;C23C14/58;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州國卓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32331
• 代理人: 劉穎棋

本發(fā)明涉及微納結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種磁場吸附輔助掩模蒸鍍微納結(jié)構(gòu)的制備方法，它包括以下步驟：a)利用丙酮和異丙醇清洗處理自支撐的氮化硅(或氧化硅)硅片，并用氮氣吹干；b)利用鍍膜技術(shù)，在自支撐硅片正面蒸鍍100～200nm厚度的磁性金屬膜；c)利用聚焦離子束刻蝕，在自支撐硅片進行圖案化刻蝕，聚焦離子束刻蝕將把鍍膜后的自支撐硅片刻穿，形成鏤空掩模板；d)將鏤空掩模板正面貼于所需制備納米結(jié)構(gòu)的襯底上，并在襯底背面負載上磁鐵，利用磁鐵吸引，實現(xiàn)鏤空掩模板與襯底的緊密貼合，本發(fā)明通過引入磁場輔助吸附，實現(xiàn)了掩模板與襯底的緊密貼合，有效防止鍍膜過程中鍍膜材料在間隙處的擴散，從而實現(xiàn)高精度納米結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種磁場吸附輔助掩模蒸鍍微納結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

微納加工技術(shù)是芯片制造的關(guān)鍵技術(shù)，在半導體產(chǎn)業(yè)，發(fā)光顯示，傳感，生物分析等微納器件相關(guān)領(lǐng)域有著重要的應用，圖案化技術(shù)是微納加工技術(shù)的重要步驟之一，所謂圖案化技術(shù)，主要是指如何將所設(shè)計的器件架構(gòu)、材料結(jié)構(gòu)在所需襯底上實現(xiàn)的過程，現(xiàn)有的圖案化技術(shù)利用光刻膠/電子束曝光膠，需要先將抗刻蝕膠在襯底上圖案化，再以蒸鍍、刻蝕等手段將設(shè)計的圖案結(jié)構(gòu)傳遞至所需材料膜層中，最終將不必要的抗刻蝕膠洗去，現(xiàn)有的圖案化技術(shù)嚴重依賴抗刻蝕膠，在涂敷抗刻蝕膠和洗去抗刻蝕膠時無法避免溶劑的使用，而溶劑的使用會對很多材料造成溶解、腐蝕、改性，這使得很多薄膜材料在微納器件加工領(lǐng)域受到了阻礙，為了解決這些問題，現(xiàn)在出現(xiàn)了鏤空掩模板技術(shù)，鏤空掩模板技術(shù)是利用圖案化鏤空的掩模板，在鍍膜過程中直接將鍍膜材料填充在鏤空空白中，在沒有任何溶劑干擾的前提下實現(xiàn)鍍膜材料的圖案化，是高效的“干法”圖案化技術(shù)。但是，目前現(xiàn)有的鏤空掩模板蒸鍍技術(shù)的分辨率不高，極限分辨率僅在數(shù)百微米，而光刻膠的圖案化技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)納米精度的分辨率，這主要是因為現(xiàn)有的鏤空掩模板多為不銹鋼薄片通過激光切割而成，加工精度不高，而且掩模板材料存在應力翹曲，無法與襯底材料很好的貼合，之間的縫隙導致鍍膜材料在不必要區(qū)域的擴散，阻礙了高精度制備結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。

因此，為了解決當前鏤空掩模板鍍膜技術(shù)中，結(jié)構(gòu)精度無法提高、掩模板與襯底間縫隙導致鍍膜材料擴散的問題，設(shè)計了一種磁場吸附輔助掩模蒸鍍微納結(jié)構(gòu)的制備方法，解決現(xiàn)有鏤空掩模板鍍膜技術(shù)中的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種磁場吸附輔助掩模蒸鍍微納結(jié)構(gòu)的制備方法，用以解決上述背景技術(shù)中提出的當前鏤空掩模板鍍膜技術(shù)中，結(jié)構(gòu)精度無法提高、掩模板與襯底間縫隙導致鍍膜材料擴散的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種磁場吸附輔助掩模蒸鍍微納結(jié)構(gòu)的制備方法，它包括以下步驟：

a)利用丙酮和異丙醇清洗處理自支撐的氮化硅(或氧化硅)硅片，并用氮氣吹干；

b)利用鍍膜技術(shù)，在自支撐硅片正面蒸鍍100～200nm厚度的磁性金屬膜；

c)利用聚焦離子束刻蝕，在自支撐硅片進行圖案化刻蝕，聚焦離子束刻蝕將把鍍膜后的自支撐硅片刻穿，形成鏤空掩模板；

d)將鏤空掩模板正面貼于所需制備納米結(jié)構(gòu)的襯底上，并在襯底背面負載上磁鐵，利用磁鐵吸引，實現(xiàn)鏤空掩模板與襯底的緊密貼合；

e)進行鍍膜，鍍膜結(jié)束后移開磁鐵和鏤空掩模板，實現(xiàn)襯底上的納米結(jié)構(gòu)制備。

優(yōu)選的，所述鏤空掩模板表面含有100～200nm厚度的磁性金屬膜。

優(yōu)選的，所述鍍膜技術(shù)可為電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、磁控濺射的一種，所述磁性金屬膜是指鎳、鈷、鐵等一種或者多種合金的磁性膜。

優(yōu)選的，所述鏤空掩模板對外加磁場存在吸附響應，可使鏤空掩模板會與襯底緊密貼合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：