[发明专利]制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法

权利要求书

1.一种制备高度上连续可调的三维纳米结构的方法，其由如下步骤组成：

（1）对第一衬底进行表面清洁处理；

（2）在步骤（1）中得到的第一衬底上制备牺牲层；

（3）使用电子束抗蚀剂旋涂步骤（2）中制得的牺牲层，以形成抗蚀剂层；

（4）使用电子束曝光系统以不同的曝光剂量，对步骤（3）中得到的抗蚀剂层进行图形曝光、显影和定影以形成具有不同深度空腔结构的抗蚀剂层；

（5）对步骤（4）中形成的具有不同深度空腔结构的抗蚀剂层进行薄膜沉积；

（6）将步骤（5）中制得的样品置于能够溶解所述牺牲层的溶液中，使得除所述第一衬底外的样品漂浮于溶液上，然后将样品翻转转移至第二衬底上；

（7）然后，去除位于所述第二衬底上的抗蚀剂，以及任选地去除底层的薄膜，获得最终的样品；

其中，所述步骤（5）中的薄膜沉积是使用原子层沉积系统进行沉积；

所述步骤（5）中的薄膜沉积的沉积材料为氧化钛、氧化铝和氧化铪中的一种或几种；

所述步骤（2）中的制备牺牲层是通过包括如下步骤的方法进行的：

在步骤（1）中得到的第一衬底上涂覆水溶性导电胶，或者在步骤（1）中得到的第一衬底上生长一层SiO₂；

所述步骤（4）中的不同深度空腔结构的抗蚀剂层的深度位于50-1000nm范围；

所述步骤（5）中的薄膜沉积的厚度为10-500nm。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一衬底和第二衬底各自独立地选自硅片、石英、蓝宝石、砷化镓和聚酰亚胺薄膜中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤（1）中的清洁处理是通过包括如下步骤的方法进行的：依次使用丙酮、异丙醇、去离子水分别进行超声波清洗，然后用氮气枪吹干。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲层的厚度为20-200nm。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电子束抗蚀剂为PMMA或ZEP520。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抗蚀剂层的厚度为200-1000nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤（4）中的图形曝光采用的曝光图形的尺寸为50nm-5000nm。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述电子束抗蚀剂为PMMA时，所述显影采用的显影液为MIBK:IPA=1:3的显影液，以体积计；

当所述电子束抗蚀剂为ZEP520时，所述显影采用的显影液为乙酸丁酯。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤（4）中定影采用的定影液为异丙醇。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原子层沉积系统使用的温度不超过抗蚀剂的玻璃化温度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述原子层沉积系统使用的温度为80-140℃。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述步骤（2）中的制备牺牲层是通过在步骤（1）中得到的第一衬底上涂覆水溶性导电胶进行时，则所述步骤（6）中的能够溶解所述牺牲层的溶液为水；

当所述步骤（2）中的制备牺牲层是通过在步骤（1）中得到的第一衬底上生长一层SiO₂进行时，则所述步骤（6）中的能够溶解所述牺牲层的溶液为BOE溶液。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤（7）中的去除位于所述第二衬底上的抗蚀剂是通过氧等离子体去除的。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤（7）中的去除底层的薄膜是通过感应耦合等离子体刻蚀系统去除的。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述感应耦合等离子体刻蚀系统刻蚀过程中使用的Cl₂气体的流量为10-50sccm，BCl₃的流量为2-20sccm，RF功率为10-100W，ICP功率为400-1200W，压强为5-40mTorr，温度为20-60℃，时间为30-200秒。