CN110737170A - 纳米结构的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米结构的制作方法。该方法包括如下步骤：绘制版图，版图设有曝光区域和非曝光区域，在非曝光区域中设置辅助曝光区；使用正性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层；根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有图案的抗蚀层，其中，曝光处理的步骤中，辅助曝光区的曝光剂量小于曝光区域的曝光剂量，以使抗蚀层对应辅助曝光区的区域形成凹槽；在具有图案的抗蚀层上形成金属层，得到层叠件；使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层，得到纳米结构。上述纳米结构的制作方法能够使图形较易剥离且得到的图形完整。
Description
技术领域
本发明涉及纳米结构的制作领域，特别涉及一种纳米结构的制作方法。
背景技术
纳米结构应用非常广泛，然而制备纳米结构工艺却比较复杂。电子束曝光直写的灵活性和高分辨率，使它可以加工小于10纳米的精细机构。因此，电子束曝光设备经常被用来制备纳米结构。我们通过在衬底上旋涂电子束抗蚀剂，经过电子束曝光后，形成纳米结构。金属膜沉积后，再经剥离，而把纳米结构转移到金属膜上。然而对于纳米级的结构，尤其是封闭的图形，电子束抗蚀剂很难被剥离掉，且处理不当很容易造成纳米结构的破损。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够使图形较易剥离且图形完整的纳米结构的制作方法。
一种纳米结构的制作方法，包括如下步骤：
绘制版图，所述版图设有曝光区域和非曝光区域，在所述非曝光区域中设置辅助曝光区；
使用正性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层；
根据所述版图对所述抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有图案的所述抗蚀层，其中，所述曝光处理的步骤中，所述辅助曝光区的曝光剂量小于所述曝光区域的曝光剂量，以使所述抗蚀层对应所述辅助曝光区的区域形成凹槽；
在具有所述图案的所述抗蚀层上形成金属层，得到层叠件；及
使用去胶试剂清洗所述层叠件以去除所述抗蚀层，得到所述纳米结构。
上述纳米结构的制作方法通过在版图的非曝光区域中设置辅助曝光区，且曝光处理的步骤中，使辅助曝光区的曝光剂量小于曝光区域的曝光剂量，以使辅助曝光区的抗蚀剂进行不充分曝光，从而在抗蚀层对应辅助曝光区的区域形成凹槽，且形成的凹槽又不影响抗蚀层的完整性，在随后形成金属层的步骤中，由于凹槽的存在，金属很难完全填满凹槽，那么在后续使用去胶试剂清洗的过程中，去胶试剂就会通过凹槽与抗蚀层接触，以溶解抗蚀层，抗蚀层上的金属随抗蚀层溶解而脱离，在衬底上就只剩下所需图形的纳米结构，不仅简单地实现了抗蚀层的剥离，而且不会造成纳米结构的破损。
在其中一个实施例中，所述辅助曝光区为多个，多个所述辅助曝光区沿一直线或弧线间隔设置，多个所述辅助曝光区的总面积与所述非曝光区域的面积的比为1:30～1:4。
在其中一个实施例中，所述使用去胶试剂清洗所述层叠件以去除所述抗蚀层的步骤具体为：将所述层叠件浸泡在所述去胶试剂中，然后在5W～10W、10kHz～40kHz的条件下对所述层叠件进行超声波处理。
在其中一个实施例中，所述辅助曝光区的曝光剂量为所述曝光区域的曝光剂量的50％～80％。
在其中一个实施例中，所述在具有所述图案的所述抗蚀层上形成金属层的方法为磁控溅射或电子束蒸镀；
及/或，所述金属层的厚度为30纳米～100纳米；
及/或，所述金属层的材质选自铬、铝、金及钛中的一种。
在其中一个实施例中，所述凹槽为狭长型。
在其中一个实施例中，所述正性电子抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯。
在其中一个实施例中，所述抗蚀层的厚度为100纳米～300纳米，所述曝光区域的曝光剂量为6C/m2～10C/m2，所述辅助曝光区的曝光剂量为3C/m2～8C/m2；
在其中一个实施例中，所述显影处理的步骤中，使用显影液对曝光处理后的所述抗蚀层进行显影处理，所述显影液包括异丙醇和甲基异丁基甲酮，且所述异丙醇和所述甲基异丁基甲酮的体积比为1:1～3:1；
及/或，所述去胶试剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮及二价酸酯中的一种。
一种纳米结构的制作方法，包括如下步骤：
绘制版图，所述版图设有曝光区域和非曝光区域，在所述曝光区域中设置辅助曝光区；
使用负性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层；
根据所述版图对所述抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有所述版图图案的所述抗蚀层，其中，所述曝光处理的步骤中，所述辅助曝光区的曝光剂量小于所述曝光区域的曝光剂量，以使所述抗蚀层对应所述辅助曝光区的区域形成凹槽；
在具有所述图案的所述抗蚀层上形成金属层，得到层叠件；及
使用去胶试剂清洗所述层叠件以去除所述抗蚀层，得到所述纳米结构。
附图说明
图1为一实施方式的纳米结构的制备方法的流程图；
图2为另一实施方式的纳米结构的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一实施方式的纳米结构的制作方法，该制作方法适用于正性电子抗蚀剂制作纳米结构。本实施方式的纳米结构的制作方法包括如下步骤：
步骤S110：绘制版图，版图设有曝光区域和非曝光区域，在非曝光区域中设置辅助曝光区。
具体地，辅助曝光区远离非曝光区域的边缘，以避免后续影响图形的制作。
在其中一个实施例中，辅助曝光区为多个，多个辅助曝光区沿一直线或弧线间隔设置，多个辅助曝光区的总面积与非曝光区域的面积的比为1:30～1:4，以便于后续在金属层上形成狭长的凹槽，并保证后续合成合适大小的凹槽，若辅助曝光区的总面积太小形成的凹槽太小，不利于后续抗蚀层的剥离，若辅助曝光区的面积太大形成的凹槽太大，影响原始图形的正常曝光，造成图形形状误差。其中，每个辅助曝光区的形状为正方形、三角形、梯形、圆形、椭圆形及不规则的图形等，多个辅助曝光区的形状可以相同，也可以不相同。
进一步地，多个辅助曝光区均位于非曝光区域的中部。
可以理解，在其它实施例中，辅助曝光区还可以为一连续的狭长型结构，此时，辅助曝光区的面积与非曝光区域的面积的比为1:30～1:4，然而多个辅助曝光区沿一直线或弧线间隔设置，这样不仅可以形成连续的狭长的凹槽，且不易将抗蚀层曝穿，曝光剂量便于控制，而连续的狭长型结构曝光剂量不好控制，容易将抗蚀层曝穿。
具体地，根据纳米结构的图形绘制版图。绘制版图的工具为L-Edit软件。
步骤S120：使用正性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层。
在本实施方式中，曝光区域为在抗蚀剂显影过程中需要被去除的部分，非曝光区域为保留部分。具体地，使用正性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层的方法为旋涂。
其中，正性电子抗蚀剂可以本领域常用的正性电子抗蚀剂。具体地，正性电子抗蚀剂选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、日本zeon的ZEP520及德国All resist的AR-P 6200中的一种。
其中，衬底可以为本领域常用的衬底。具体地，衬底为硅、石英或氮化镓。
步骤S130：根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有图案的抗蚀层。
其中，曝光处理的步骤中，辅助曝光区的曝光剂量小于曝光区域的曝光剂量，以使抗蚀层对应辅助曝光区的区域形成凹槽。凹槽具有底部及与底部相对的开口。即在凹槽的位置仍然具有抗蚀剂，以避免影响后续的图形的制作，且凹槽越深越好。具体地，凹槽为狭长型。狭长形的凹槽就类似于在金属膜上撕了一个大口子，能够使去胶剂更容易进入。
具体地，辅助曝光区的曝光剂量为曝光区域的曝光剂量的50％～80％，以保证形成具有合适深度且狭长的凹槽，若辅助曝光区的曝光剂量过小，凹槽深度不够，不利于后续抗蚀剂的剥离，若辅助曝光区的曝光剂量过大，在显影后凹槽底部会有破损的风险，若凹槽底部破损，在形成金属层时，金属会粘附在凹槽对应处的衬底上，而影响到纳米结构的图形。
曝光区域的曝光剂量与正性电子抗蚀剂和抗蚀层的厚度关系密切，曝光区域的曝光剂量需要根据正性电子抗蚀剂和抗蚀层的厚度进行调整。在其中一个实施例中，正性电子抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。抗蚀层的厚度为100纳米～300纳米，曝光区域的曝光剂量为6C/m2～10C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为3C/m2～8C/m2。显影处理的步骤中，使用显影液对曝光处理后的抗蚀层进行显影处理，显影液包括异丙醇和甲基异丁基甲酮，且异丙醇和甲基异丁基甲酮的质量比为1:1～3:1。具体地，显影处理的时间为1分钟～3分钟。
步骤S140：在具有图案的抗蚀层上形成金属层，得到层叠件。
具体地，在具有图案的抗蚀层上形成金属层的方法为磁控溅射或电子束蒸镀。进一步地，形成金属层的方法为电子束蒸镀，电子束蒸镀的沉积方向性好，容易实剥离。
其中，金属层的厚度可以根据需要控制。具体地，金属层厚度小于抗蚀层的厚度的1/3。在其中一个实施例中，金属层的厚度为30纳米～100纳米。
其中，金属层的材质可以根据需要选择。在其中一个实施例中，金属层的材质选自铬、铝、金及钛中的一种。
步骤S150：使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层，得到纳米结构。
通过使用去胶试剂清洗层叠件，以去除抗蚀层，以使位于抗蚀层上的金属也被去除，从而得到具有版图相同图案的金属层，即纳米结构，且该纳米结构层叠在衬底上。
具体地，去胶试剂为能够溶解正性电子抗蚀剂的试剂。若正性电子抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯，在其中一个实施例中，去胶试剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮及二价酸酯中的一种。
具体地，使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层的步骤可以在非超声波的条件下进行，也可以在超声波的条件下进行。
在非超声波的条件下使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层的步骤为：将层叠件在去胶试剂中浸泡，以使抗蚀层溶解。或者，使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层的步骤为：用去胶试剂冲淋层叠件，以使抗蚀层溶解。
在超声波的条件下使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层的步骤具体为：将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在5W～10W(功率)、10kHz～40kHz(频率)的条件下对层叠件进行超声波处理，该功率的超声波不仅不会对纳米结构造成破坏，而且能够加快抗蚀层的溶解，提高制作效率。
上述纳米结构的制作方法通过在版图的非曝光区域中设置辅助曝光区，且曝光处理的步骤中，使辅助曝光区的曝光剂量小于曝光区域的曝光剂量，以使辅助曝光区的抗蚀剂进行不充分曝光，从而在抗蚀层对应辅助曝光区的区域形成凹槽，且形成的凹槽又不影响抗蚀层的完整性，在随后形成金属层的步骤中，由于凹槽的存在，金属很难完全填满凹槽，那么在后续使用去胶试剂清洗的过程中，去胶试剂就会通过凹槽与抗蚀层接触，以溶解抗蚀层，抗蚀层上的金属随抗蚀层溶解而脱离，在衬底上就只剩下所需图形的纳米结构，不仅简单地实现了抗蚀层的剥离，而且不会造成纳米结构的破损。
且上述方法特别适用于封闭的结构纳米图形的制作。
如图2所示，另一实施方式的纳米结构的制作方法，与图1所示的纳米结构的制作方法的步骤相似，区别在于，本实施方式适用于负性电子抗蚀剂作为抗蚀层。本实施方式的纳米结构的制作方法包括如下步骤：
步骤S210：绘制版图，版图设有曝光区域和非曝光区域，在曝光区域中设置辅助曝光区。
即步骤S210与步骤S110相似，区别在于，多个辅助曝光区的总面积与曝光区域的面积的比为1:30～1:4。辅助曝光区位于曝光区域的中部。
步骤S220：使用负性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层。
步骤S220形成抗蚀层的方式与步骤S120相似，区别在于，步骤S220中使用的为负性电子抗蚀剂。因此，在本实施方式中，曝光区域为需要在后续抗蚀剂显影过程中保留的部分，非曝光区域为被去除的部分。
其中，负性电子抗蚀剂可以为本领域常用的负性电子抗蚀剂。具体地，负性电子抗蚀剂为Allresist公司购买的型号为AR-N 7520的电子抗蚀剂。
步骤S230：根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有版图图案的抗蚀层。
其中，曝光处理的步骤中，辅助曝光区的曝光剂量小于所述曝光区域的曝光剂量，以使抗蚀层对应辅助曝光区的区域形成凹槽。
步骤S230与步骤S130相似。在其中一个实施例中，负性电子抗蚀剂为AR-N7520，抗蚀层的厚度为100纳米～600纳米，曝光区域的曝光剂量为1C/m2～10C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为0.5C/m2～8C/m2。显影处理的步骤中，使用显影液对曝光处理后的抗蚀层进行显影处理，显影液为Allresist公司购买的型号为AR 300-47的显影液。具体地，显影处理的时间为1分钟～3分钟。
步骤S240：在具有图案的抗蚀层上形成金属层，得到层叠件。
步骤S240与步骤S140相似，在此不再赘述。
步骤S250：使用去胶试剂清洗层叠件以去除抗蚀层，得到纳米结构。
步骤S250与步骤S150相似，此时，去胶试剂为能够溶解步骤S220的负性电子抗蚀剂的试剂。若负性电子抗蚀剂为Allresist公司购买的型号为AR-N 7520的电子抗蚀剂，在其中一个实施例中，去胶试剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮及二价酸酯中的一种。
由于该实施方式的纳米结构的制作方法与图1所示的纳米结构的制作方法相似，也具有图1所示的纳米结构的制作方法相同的效果。
以下为具体实施例部分，其中，以下实施例中的正性电子抗蚀剂以PMMA为例，负性电子抗蚀剂Allresist公司购买的型号为AR-N 7520的电子抗蚀剂为例，但并不限于以上电子抗蚀剂：
实施例1
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在非曝光区域中设置3个辅助曝光区，3个辅助曝光区沿一直线设置，且辅助曝光区位于非曝光区域的中部，3个辅助曝光区的总面积与非曝光区域的面积的比为1:4。
(2)使用聚甲基丙烯酸甲酯作为正性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂正性电子抗蚀剂，形成厚度为200纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理2分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为8C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为5.6C/m2。显影液为体积比为2:1的异丙醇和甲基异丁基甲酮组成。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为55纳米的金属层，得到层叠件。其中，金属为铬。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在8W、25kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。去胶试剂为丙酮。
实施例2
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在非曝光区域中设置2个辅助曝光区，且2个辅助曝光间隔设置，且辅助曝光区位于非曝光区域的中部，2个辅助曝光区的总面积与非曝光区域的面积的比为1:7。
(2)使用聚甲基丙烯酸甲酯作为正性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂正性电子抗蚀剂，形成厚度为100纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理1分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为6C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为3C/m2。显影液为体积比为1:1的异丙醇和甲基异丁基甲酮组成。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为30纳米的金属层，得到层叠件。其中，金属为铝。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在5W、40kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。去胶试剂为N-甲基吡咯烷酮。
实施例3
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在非曝光区域中设置6个辅助曝光区，且6个辅助曝光区沿一弧线设置，且辅助曝光区位于非曝光区域的中部，6个辅助曝光区的总面积与非曝光区域的面积的比为1:30。
(2)使用聚甲基丙烯酸甲酯作为正性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂正性电子抗蚀剂，形成厚度为300纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理3分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为10C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为8C/m2。显影液为质量比为3:1的异丙醇和甲基异丁基甲酮组成。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为100纳米的金属层，得到层叠件。其中，金属为金。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在功率为10W、10kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。去胶试剂为N-乙基吡咯烷酮。
实施例4
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在非曝光区域中设置4个辅助曝光区，4个辅助曝光区沿一直线设置，且辅助曝光区均位于非曝光区域的中部，4个辅助曝光区的总面积与非曝光区域的面积的比为1:8。
(2)使用聚甲基丙烯酸甲酯作为正性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂正性电子抗蚀剂，形成厚度为150纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理3分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为7C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为4.2C/m2。显影液为体积比为1.5:1的异丙醇和甲基异丁基甲酮组成。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为50纳米金属层，得到层叠件。其中，金属为钛。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在6W、30kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。去胶试剂为二价酸酯。
实施例5
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例1相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中浸泡直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例1相同。
实施例6
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例2相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中浸泡直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例2相同。
实施例7
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例3相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中浸泡直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例3相同。
实施例8
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例4相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中浸泡直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例4相同。
实施例9
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例1相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中冲淋直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例1相同。
实施例10
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例2相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中冲淋直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例2相同。
实施例11
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例3相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中冲淋直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例3相同。
实施例12
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例4相似，区别在于，本实施例的步骤(5)为：将层叠件在去胶试剂中冲淋直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。本实施例的去胶试剂与实施例4相同。
实施例13
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例1相似，区别在于，本实施例的步骤(3)的辅助曝光区的曝光剂量为3.2C/m2。
实施例14
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例1相似，区别在于，本实施例的步骤(3)的辅助曝光区的曝光剂量为1.6C/m2。
实施例15
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在曝光区域中设置3个辅助曝光区，3个辅助曝光区沿一直线间隔设置，且辅助曝光区均位于非曝光区域的中部，3个辅助曝光区的总面积与曝光区域的面积的比为1:6。
(2)使用AR-N 7520作为负性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂负性电子抗蚀剂，形成厚度为100纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理2分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为5C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为3C/m2，显影液为AR 300-47。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为30纳米金属层，得到层叠件。其中，金属为铬。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在9W、20kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构，去胶试剂为丙酮。
实施例16
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在曝光区域中设置4个辅助曝光区，且4个辅助曝光区沿一弧线间隔设置，且辅助曝光区均位于曝光区域的中部，4个辅助曝光区的总面积与曝光区域的面积的比为1:4。
(2)使用AR-N 7520作为负性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂负性电子抗蚀剂，形成厚度为600纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理3分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为10C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为5C/m2，显影液为AR 300-47。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为200纳米金属层，得到层叠件。其中，金属为铝。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在10W、10kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构，去胶试剂为N-甲基吡咯烷酮。
实施例17
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在曝光区域中设置5个辅助曝光区，且5个沿一直线间隔设置，辅助曝光区均位于曝光区域的中部，5个辅助曝光区的面积与曝光区域的面积的比为1:20。
(2)使用AR-N 7520作为负性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂负性电子抗蚀剂，形成厚度为400纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理2分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为8C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为4C/m2，显影液为AR 300-47。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为120纳米金属层，得到层叠件。其中，金属为钛。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在5W、40kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构，去胶试剂为N-乙基吡咯烷酮。
实施例18
本实施例的纳米结构的制作过程具体如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域，在曝光区域中设置2个辅助曝光区，且2个间隔设置，辅助曝光区均位于曝光区域的中部，2个辅助曝光区的总面积与曝光区域的面积的比为1:30。
(2)使用AR-N 7520作为负性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂负性电子抗蚀剂，形成厚度为300纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理1分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为6C/m2，辅助曝光区的曝光剂量为3C/m2。显影液为AR 300-47。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为100纳米的金属层，得到层叠件。其中，金属为金。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在8W、25kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构，去胶试剂为二价酸酯。
实施例19
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例1相似，区别在于，本实施例的步骤(1)中的辅助曝光区为一个，且该辅助曝光区的面积与非曝光区域的面积的比为1:4。
实施例20
本实施例的纳米结构的制作过程与实施例15相似，区别在于，本实施例的步骤(1)中的辅助曝光区为一个，且该辅助曝光区的面积与曝光区域的面积的比为1:6。
对比例1
对比例1的纳米结构的制作过程与实施例1相似，区别在于，对比例1的版图没有设置辅助曝光区，即对比例1的纳米结构的制作过程如下：
(1)根据纳米结构的图形使用L-Edit软件绘制版图，其中，版图设有曝光区域和非曝光区域。
(2)使用聚甲基丙烯酸甲酯作为正性电子抗蚀剂，使用涂胶机在衬底上旋涂正性电子抗蚀剂，形成厚度为200纳米的抗蚀层。
(3)根据版图对抗蚀层进行曝光处理，然后使用显影液进行显影处理2分钟，得到具有图案的抗蚀层。其中，曝光区域的曝光剂量为8C/m2。显影液为质量比为2:1的异丙醇和甲基异丁基甲酮组成。
(4)利用电子束蒸镀设备在具有图案的抗蚀层上蒸镀金属，形成厚度为55纳米的金属层，得到层叠件。其中，金属为铬。
(5)将层叠件浸泡在去胶试剂中，然后在8W、25kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离，得到层叠在衬底上的纳米结构。去胶试剂为丙酮。
对比例2
对比例2的纳米结构的制作过程与对比例1相似，区别在于，对比例2的步骤(5)超声波剥离条件不同，对比例2在60W、40kHz的条件下对层叠件进行超声波处理直至抗蚀层上的金属剥离。
表1中记录了实施例1～20及对比例1的步骤(5)中抗蚀层上的金属剥离的时间以及实施例1～20、对比例1及对比例2制作得到的纳米结构的完整情况。
表1
| 剥离时间(分钟) | 纳米结构的完整情况 | |
| 实施例1 | 5 | 结构完整 |
| 实施例2 | 3 | 结构完整 |
| 实施例3 | 8 | 结构完整 |
| 实施例4 | 4 | 结构完整 |
| 实施例5 | 20 | 结构完整 |
| 实施例6 | 10 | 结构完整 |
| 实施例7 | 30 | 结构完整 |
| 实施例8 | 15 | 结构完整 |
| 实施例9 | 10 | 结构完整 |
| 实施例10 | 6 | 结构完整 |
| 实施例11 | 16 | 结构完整 |
| 实施例12 | 8 | 结构完整 |
| 实施例13 | 20 | 结构完整 |
| 实施例14 | 30 | 结构完整 |
| 实施例15 | 3 | 结构完整 |
| 实施例16 | 15 | 结构完整 |
| 实施例17 | 10 | 结构完整 |
| 实施例18 | 8 | 结构完整 |
| 实施例19 | 10 | 结构完整 |
| 实施例20 | 7 | 结构完整 |
| 对比例1 | 60 | 结构完整 |
| 对比例2 | 20 | 结构破损 |
从表1中可以看出，实施例1～20的纳米结构的制作方法不仅能够保证在剥离过程中金属结构的完成，而且金属剥离的时间也较短，对比例1虽然剥离的金属结构完整，但是剥离时间长达60分钟，而对比例2虽然在较短的时间内实现了金属结构的剥离，但是金属结构也造成了破损。
其中，实施例1～4和实施例9～12相对于实施例5～8具有更短的剥离时间，这是适当大小的超声波以及冲淋的方式能够加速金属的剥离。实施例1的剥离时间为5分钟，实施例13和实施例14分别为20分钟和30分钟，合适的曝光剂量能够使金属具有较短的剥离时间。同时，实施例1具有比实施例19更加短的剥离时间，且实施例15具有比实施例20更短的剥离时间，这是因为在面积相等的情况下，相对于一个较大辅助曝光区，多个小的辅助曝光区更容易得到深度较深的狭长型的凹槽，去胶剂更容易进入。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种纳米结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
绘制版图，所述版图设有曝光区域和非曝光区域，在所述非曝光区域中设置辅助曝光区；
使用正性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层；
根据所述版图对所述抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有图案的所述抗蚀层，其中，所述曝光处理的步骤中，所述辅助曝光区的曝光剂量小于所述曝光区域的曝光剂量，以使所述抗蚀层对应所述辅助曝光区的区域形成凹槽；
在具有所述图案的所述抗蚀层上形成金属层，得到层叠件；及
使用去胶试剂清洗所述层叠件以去除所述抗蚀层，得到所述纳米结构。
2.根据权利要求1所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述辅助曝光区为多个，多个所述辅助曝光区沿一直线或弧线间隔设置，多个所述辅助曝光区的总面积与所述非曝光区域的面积的比为1:30～1:4。
3.根据权利要求1所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述使用去胶试剂清洗所述层叠件以去除所述抗蚀层的步骤具体为：将所述层叠件浸泡在所述去胶试剂中，然后在5W～10W、10kHz～40kHz的条件下对所述层叠件进行超声波处理。
4.根据权利要求1所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述辅助曝光区的曝光剂量为所述曝光区域的曝光剂量的50％～80％。
5.根据权利要求1所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述在具有所述图案的所述抗蚀层上形成金属层的方法为磁控溅射或电子束蒸镀；
及/或，所述金属层的厚度为30纳米～100纳米；
及/或，所述金属层的材质选自铬、铝、金及钛中的一种。
6.根据权利要求1所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述凹槽为狭长型。
7.根据权利要求1～6任一项所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述正性电子抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯。
8.根据权利要求7所述的纳米结构的制作方法，其特征在于，所述抗蚀层的厚度为100纳米～300纳米，所述曝光区域的曝光剂量为6C/m2～10C/m2，所述辅助曝光区的曝光剂量为3C/m2～8C/m2。
9.根据权利要求7所述的纳米结构的制备方法，其特征在于，所述显影处理的步骤中，使用显影液对曝光处理后的所述抗蚀层进行显影处理，所述显影液包括异丙醇和甲基异丁基甲酮，且所述异丙醇和所述甲基异丁基甲酮的体积比为1:1～3:1；
及/或，所述去胶试剂选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮及二价酸酯中的一种。
10.一种纳米结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
绘制版图，所述版图设有曝光区域和非曝光区域，在所述曝光区域中设置辅助曝光区；
使用负性电子抗蚀剂在衬底上形成抗蚀层；
根据所述版图对所述抗蚀层进行曝光处理，然后进行显影处理，得到具有所述版图图案的所述抗蚀层，其中，所述曝光处理的步骤中，所述辅助曝光区的曝光剂量小于所述曝光区域的曝光剂量，以使所述抗蚀层对应所述辅助曝光区的区域形成凹槽；
在具有所述图案的所述抗蚀层上形成金属层，得到层叠件；及
使用去胶试剂清洗所述层叠件以去除所述抗蚀层，得到所述纳米结构。
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