[发明专利]一种磁场吸附辅助掩模蒸镀微纳结构的制备方法

说明书

本发明涉及微纳结构技术领域，具体公开了一种磁场吸附辅助掩模蒸镀微纳结构的制备方法，它包括以下步骤：a)利用丙酮和异丙醇清洗处理自支撑的氮化硅(或氧化硅)硅片，并用氮气吹干；b)利用镀膜技术，在自支撑硅片正面蒸镀100～200nm厚度的磁性金属膜；c)利用聚焦离子束刻蚀，在自支撑硅片进行图案化刻蚀，聚焦离子束刻蚀将把镀膜后的自支撑硅片刻穿，形成镂空掩模板；d)将镂空掩模板正面贴于所需制备纳米结构的衬底上，并在衬底背面负载上磁铁，利用磁铁吸引，实现镂空掩模板与衬底的紧密贴合，本发明通过引入磁场辅助吸附，实现了掩模板与衬底的紧密贴合，有效防止镀膜过程中镀膜材料在间隙处的扩散，从而实现高精度纳米结构。

技术领域

本发明涉及微纳加工技术领域，具体是一种磁场吸附辅助掩模蒸镀微纳结构的制备方法。

背景技术

微纳加工技术是芯片制造的关键技术，在半导体产业，发光显示，传感，生物分析等微纳器件相关领域有着重要的应用，图案化技术是微纳加工技术的重要步骤之一，所谓图案化技术，主要是指如何将所设计的器件架构、材料结构在所需衬底上实现的过程，现有的图案化技术利用光刻胶/电子束曝光胶，需要先将抗刻蚀胶在衬底上图案化，再以蒸镀、刻蚀等手段将设计的图案结构传递至所需材料膜层中，最终将不必要的抗刻蚀胶洗去，现有的图案化技术严重依赖抗刻蚀胶，在涂敷抗刻蚀胶和洗去抗刻蚀胶时无法避免溶剂的使用，而溶剂的使用会对很多材料造成溶解、腐蚀、改性，这使得很多薄膜材料在微纳器件加工领域受到了阻碍，为了解决这些问题，现在出现了镂空掩模板技术，镂空掩模板技术是利用图案化镂空的掩模板，在镀膜过程中直接将镀膜材料填充在镂空空白中，在没有任何溶剂干扰的前提下实现镀膜材料的图案化，是高效的“干法”图案化技术。但是，目前现有的镂空掩模板蒸镀技术的分辨率不高，极限分辨率仅在数百微米，而光刻胶的图案化技术已经实现纳米精度的分辨率，这主要是因为现有的镂空掩模板多为不锈钢薄片通过激光切割而成，加工精度不高，而且掩模板材料存在应力翘曲，无法与衬底材料很好的贴合，之间的缝隙导致镀膜材料在不必要区域的扩散，阻碍了高精度制备结构的实现。

因此，为了解决当前镂空掩模板镀膜技术中，结构精度无法提高、掩模板与衬底间缝隙导致镀膜材料扩散的问题，设计了一种磁场吸附辅助掩模蒸镀微纳结构的制备方法，解决现有镂空掩模板镀膜技术中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁场吸附辅助掩模蒸镀微纳结构的制备方法，用以解决上述背景技术中提出的当前镂空掩模板镀膜技术中，结构精度无法提高、掩模板与衬底间缝隙导致镀膜材料扩散的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁场吸附辅助掩模蒸镀微纳结构的制备方法，它包括以下步骤：

a)利用丙酮和异丙醇清洗处理自支撑的氮化硅(或氧化硅)硅片，并用氮气吹干；

b)利用镀膜技术，在自支撑硅片正面蒸镀100～200nm厚度的磁性金属膜；

c)利用聚焦离子束刻蚀，在自支撑硅片进行图案化刻蚀，聚焦离子束刻蚀将把镀膜后的自支撑硅片刻穿，形成镂空掩模板；

d)将镂空掩模板正面贴于所需制备纳米结构的衬底上，并在衬底背面负载上磁铁，利用磁铁吸引，实现镂空掩模板与衬底的紧密贴合；

e)进行镀膜，镀膜结束后移开磁铁和镂空掩模板，实现衬底上的纳米结构制备。

优选的，所述镂空掩模板表面含有100～200nm厚度的磁性金属膜。

优选的，所述镀膜技术可为电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射的一种，所述磁性金属膜是指镍、钴、铁等一种或者多种合金的磁性膜。

优选的，所述镂空掩模板对外加磁场存在吸附响应，可使镂空掩模板会与衬底紧密贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：