CN101022078A - 不等深度微纳沟槽结构成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不等深度微纳沟槽结构成形方法，通过以下步骤实现：首先在二元微纳沟槽阵列结构表面制作特定面形的连续结构，然后通过各向异性干法刻蚀技术将连续面形结构与沟槽结构特定区域同时刻蚀。干法刻蚀传递过程中，连续面形结构将对沟槽结构特定区域进行调制。最终获得沟槽深度经连续调制的微纳结构。该方法可成形各种不等深度的亚微米甚至纳米级沟槽结构；此类结构可很好的实现表面等离子体波的位相操控。为实用化表面等离子体波结构的制作提供了途径。
Description
技术领域
本发明属于微纳结构加工技术领域，具体地说是一种不等深度微纳沟槽结构成形方法。
背景技术
近年来，随着微纳加工技术和纳米材料的迅速发展，微纳金属结构的电磁学性质正受到越来越多的关注。光与表面微纳金属结构的相互作用产尘了一系列新的奇异物理现象。例如，1998年法国科学家Ebbesen及其合作者发现通过亚波长金属孔列阵的光的异常增强现象(Extraordinary Optical Transmission)。H.J.Lezec等人的研究进一步表明：当光透过亚波长金属纳米孔时，其透过率不仅可以得到增强，而且光束的衍射角度非常小，传输方向不遵循通常电介质结构中的衍射规律。此外，与表面等离子体金属微纳结构有关新现象还有：光与特殊分布的金属微结构作用后，出现沿左手规则传播的特性，说明材料具有负折射率；光通过特定金属纳米孔结构后，光波出射具有极好的方向性等等。微纳金属结构表面等离子体波的研究已经形成一个新的领域。基于微纳金属结构的新型表面等离子体技术可以被广泛应用于军事、医疗、国家安全等多个领域。
微纳金属结构的成形是表面等离子体实验研究与应用的基础。现有的表面等离子体微纳结构主要采用以下步骤完成：首先采用激光直写技术以及电子束直写技术对基底表面的抗蚀剂曝光、显影得到抗蚀剂材质微纳沟槽结构；然后对暴露出的基底进行干法刻蚀，将微纳沟槽结构转移至基底表面。由于暴露的基底总处于干法刻蚀状态，而未暴露的部分则不被刻蚀，因此，采用上述方法只能制作出浮雕深度不变的沟槽结构。而不等深度微纳金属沟槽结构可广泛应用于光波的超分辨成像、聚焦以及光束的偏折。成形不等深度微纳沟槽结构对于表面等离子体实验研究及应用具有重要意义。虽然现有的表面等离子体结构加工方法(如光学光刻、电子束直写、以及聚焦离子束)可实现从微米级到亚纳米级甚至纳米级不同线宽微结构的制作，但微纳结构的深度调制依然存在很多问题。特别是高深宽比沟槽结构的深度调制存在很大问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术只适于制作等深度微纳沟槽结构的问题，提供一种大面积、不等深度微纳沟槽结构成形方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
1)在基底表面热蒸镀沉积金属膜层、涂布抗蚀剂层；在所述抗蚀剂层上制等深度沟槽结构；
2)对抗蚀剂沟槽结构底部暴露出的金属进行腐蚀；
3)去除金属表面抗蚀剂，并在金属结构表面再次涂布抗蚀剂层，并在所述沟槽结构表面制作连续面形微结构；
4)采用干法刻蚀工艺对连续面形微结构进行刻蚀，当连续微结构完全被刻蚀传递至基底表面时停止刻蚀；
5)去掉所述微结构表面的金属膜层，得到不等深度微纳沟槽结构。
所述步骤1中抗蚀剂层为光刻胶，在所述抗蚀剂层上制等深度沟槽结构通过电子束直写工艺来完成。
所述步骤2中采用湿法腐蚀或干法腐蚀技术对抗蚀剂沟槽结构底部暴露出的金属进行腐蚀。
所述步骤3中采用热熔法、激光直写法或移动掩模法在所述沟槽结构表面制作连续面形微结构。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
可实现微纳结构沟槽深度的可控调制。本专利方法通过连续结构对不同位置沟槽的刻蚀时间进行调制，可实现对微纳沟槽结构深度的调制。通过设计不同的沟槽深度可极大的提高微纳结构对表面等离子体波位相的调制能力。本发明可用于成形各种功能的表面等离子体微纳金属结构，为表面等离子体实验研究与应用提供了途径。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种实施例，在半导体SI表面蒸镀200nm金属铬后的结构。图中1表示SI基底，2表示金属铬。
图2是在金属铬表面涂布电子束直写光刻胶100nm后的结构。图中1为SI基底，2为金属铬，3为100nm电子束光刻胶。
图3为激光直写对抗蚀剂进行曝光后的微浮雕结构。图中1为SI基底，2为金属铬，3为100nm电子束光刻胶。
图4为对图3中结构湿法腐蚀，去掉暴露出的金属铬后的结构。图中1为SI基底，2为金属铬，3为100nm电子束光刻胶。
图5为在金属铬微纳沟槽结构表面添加连续面形抗蚀剂结构。图中1为SI基底，2为金属铬，3为100nm电子束光刻胶。
图6采用干法刻蚀工艺将抗蚀剂材质连续面形结构完全刻蚀完毕后，得到的不等深度微纳沟槽结构。图中1为SI基底，2为金属铬。
具体实施方式
一种通过本发明的方法制作沟槽深度被线性调制的微纳结构的过程如下：
1)首先选择半导体材料SI作为基底材料，并在SI材料表面蒸镀200nm金属铬，如图1所示；
2)在金属铬表面涂布电子束直写光刻胶100nm作为抗蚀剂，如图2所示；
3)采用电子束直写技术或其他现有技术制作抗蚀剂材质等深度微纳结构，如图3所示；
4)用去铬液去掉抗蚀剂材质等深度微纳结构处暴露出的金属铬，如图4所示；
5)去掉上述结构表面的光刻胶，重新涂布光刻胶2微米；并采用现有的连续面形微结构成形方法(如热熔技术、激光直写技术、灰度掩模技术、移动掩模技术等)在微纳沟槽结构表面制作连续面形浮雕，如图5所示；
6)采用干法刻蚀工艺将连续面形抗蚀剂结构与基底SI材料同时刻蚀。利用连续面形对沟槽深度进行调制，光刻胶刻蚀完毕后得到微纳结构需要的不等深度微纳结构，如图6所示；
7)去掉微结构表面的金属膜层，得到不等深度微纳沟槽结构的最终产品。
Claims (4)
1、不等深度微纳沟槽结构成形方法，包括以下步骤：
1)在基底表面热蒸镀沉积金属膜层、涂布抗蚀剂层；在所述抗蚀剂层上制等深度沟槽结构；
2)对抗蚀剂沟槽结构底部暴露出的金属进行腐蚀；
3)去除金属表面抗蚀剂，在金属结构表面再次涂布抗蚀剂层，并在所述沟槽结构表面制作连续面形微结构；
4)采用干法刻蚀工艺对连续面形微结构进行刻蚀，当连续微结构完全被刻蚀传递至基底表面时停止刻蚀；
5)去掉所述微结构表面的金属膜层，得到不等深度微纳沟槽结构。
2、根据权利要求1所述的不等深度微纳沟槽结构成形方法，其特征在于，所述步骤1中抗蚀剂层为光刻胶，在所述抗蚀剂层上制等深度沟槽结构通过电子束直写工艺来完成。
3、根据权利要求1所述的不等深度微纳沟槽结构成形方法，其特征在于，所述步骤2中采用湿法腐蚀或干法腐蚀技术对抗蚀剂沟槽结构底部暴露出的金属进行腐蚀。
4、根据权利要求1所述的不等深度微纳沟槽结构成形方法，其特征在于，所述步骤3中采用热熔法、激光直写法或移动掩模法在所述沟槽结构表面制作连续面形微结构。
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| CN 200710064689 CN101022078A (zh) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 不等深度微纳沟槽结构成形方法 |
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| CN 200710064689 CN101022078A (zh) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 不等深度微纳沟槽结构成形方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2007
- 2007-03-23 CN CN 200710064689 patent/CN101022078A/zh active Pending
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