载体-衬底粘合系统技术方案

公开了一种用于产生三维纳米结构的系统和方法。该系统包括使用粘合剂结合到载体的衬底。粘合剂可以是可蒸发的或可升华的。载体可以是玻璃或类似玻璃的物质。在一些实施例中，载体可以是可渗透的，具有一个或多个孔，当利用热、压力、光或其他方法被转换成气态时粘合剂可以通过该孔排出。使用粘合剂将衬底结合到载体。然后该衬底被处理以形成膜。此处理可以包括研磨、抛光、蚀刻、图案化或其他步骤。然后将经处理的膜对准并且粘贴到接收衬底或先前沉积的膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年8月22日提交的序列号为61/868,765的美国临时专利申请、2014年5月29日提交的序列号为62/004,549的美国临时专利申请以及2014年8月14日提交的序列号为14/459,879的美国专利申请的优先权，通过引用将其公开全部并入本文。本专利技术是根据空军科研办公室授予的批准号FA9550-08-1-0379而在政府支持的情况下完成的。政府具有本专利技术中的某些权利。
技术介绍
三维纳米结构在各种应用中都具有实用性，该各种应用诸如具有嵌入器件的光子晶体、三维集成半导体电子器件、三维半导体存储器、组织支架、渐变光学折射率部件、异质单晶晶格失配结构等。在一些实施例中，通过对准预先图案化的膜并且将其堆叠在彼此的顶部上来制造这些三维纳米结构。通常，这些膜中的某些被图案化。此图案化可以包括引入孔、注入式化学元素区域、电子或光子器件或其他结构。另外，图案化可以包括将膜划分成多个分离的（disjoint）部分。已经描述了堆叠经过图案化的膜的各种技术。例如，每个膜可以被设置在框架上。在这样的实施例中，可以通过使用裂解点（cleavagepoint）来使膜耦合到外部框架。具有附着的框架的经图案化的膜被对准到衬底或先前沉积的膜。一旦被对准，裂解点就可以被分开，由此使框架从膜分离。然而，虽然此技术可以在某些应用中是可接受的，但是它可能不适合于具有压应力的膜或分离的膜。因此，如果存在用于输送膜并将膜对准以产生三维纳米结构的改进的载体系统，则它将是有益的。
技术实现思路
公开了一种用于产生三维纳米结构的系统和方法。该系统包括使用粘合剂结合到载体的衬底，该粘合剂是可蒸发的或可升华的。载体可以是玻璃或类似玻璃的物质。在一些实施例中，载体可以是可渗透的。例如，载体可以具有一个或多个孔，当粘合剂被加热或以其他方式转换成气体时粘合剂可以通过该孔排出。使用粘合剂将诸如硅的衬底结合到载体。然后该衬底被处理以形成期望的膜。此处理可以包括研磨、抛光和图案化（经由光刻方式和蚀刻、或者其他的图案化方式）。然后将经处理的膜对准到接收衬底或先前沉积的膜。一旦被适当地对准，然后就加热粘合剂、对粘合剂减压、或以其他方式促使粘合剂升华或蒸发，由此从载体释放经处理的膜。此过程可以被重复多次以建立期望的膜的堆叠。在一个实施例中，产生三维纳米结构的方法包括：使用粘合剂将要被处理的衬底附着到载体；使衬底变薄并对衬底进行处理以形成膜；使载体与所附着的膜对准到接收衬底；使膜与接收衬底或设置在接收衬底上的先前沉积的膜接触；以及使粘合剂蒸发或升华以从载体释放膜。在另一实施例中，产生三维纳米结构的方法包括：使用粘合剂将要被处理的衬底附着到可渗透载体；使衬底变薄并对衬底进行处理以形成膜；使载体和所附着的膜对准到接收衬底；使膜与接收衬底或设置在接收衬底上的先前沉积的膜接触；以及促使粘合剂从固体转变成气体以便从载体释放膜，其中来自粘合剂的气体进入或通过可渗透载体。附图说明为了更好地理解本公开，对附图进行参考，通过引用将附图合并于此并且在其中：图1A示出在附着之前的衬底和载体；图1B示出结合到载体的衬底；图2A示出在研磨之后结合到载体的膜；图2B示出在图案化之后图2A的膜；图2C示出图2B的膜的顶视图；图3A示出当它被对准到接收衬底时图2B的膜和载体；图3B示出在膜被堆叠之后所产生的纳米结构；图4示出根据一个实施例的流程图；图5示出根据一个实施例的多孔载体；以及图6示出根据一个实施例可以被用作载体的材料的近视图。具体实施方式将衬底粘贴到载体并且然后对该衬底进行处理以产生膜。然后可以将此膜堆叠在接收衬底或其他先前沉积的膜的顶上以产生三维纳米结构。图1A示出在处理之前的载体10和衬底20。载体10可以是任何半刚性非晶或结晶材料或复合材料。在一些实施例中，载体10可以是柔性玻璃或类似材料。载体10的尺度可以改变。例如，其长度和宽度可以基于被产生的膜的尺寸。在一个实施例中，载体10可以具有25mm的直径，然而其他尺度也在本公开的范围之内。载体10的厚度也可以改变，但是在一些实施例中，可以在1mm和10mm之间，然而其他厚度也是可能的。在一些实施例中，载体10可以是可渗透的。在一个实施例中，载体10的渗透率可以大于1×10-2毫达西。可渗透载体10可以具有各种构造和材料。例如，在一个实施例中，载体10包含一个或多个孔12，其延伸通过载体10的厚度，如图5中所示。这些孔12可以具有纳米到数百微米的范围内的直径，然而此直径可以改变。载体10的孔隙率可以大于20%。在一些实施例中，孔隙率大于50%。下面将更详细地描述孔12的目的。在另一实施例中，载体10是多孔的，因为由这样的材料构成，即该材料包括彼此仅在有限点处接触的颗粒，在颗粒之间留下能够使气体能够通过载体的足够大的路径。例如，图5示出这样的材料的视图，在此实施例中，该材料是烧结玻璃。图5示出该材料的近视图以便颗粒之间的路径是可见的。当然，可以使用颗粒之间包括路径的其他材料，并且本公开不限于此或任何其他特定材料。在另一实施例中，载体10可以由可渗透而不具有孔和路径的材料制成。例如，诸如聚二甲基硅氧烷（PDMS）之类的材料是对气体可渗透的。当然，其他材料也可以具有此性质并且本公开不限于任何特定材料。因此，术语“可渗透载体”指的是允许气体形式的粘合剂通过的任何材料。可以以多种方式来实现此渗透性；上文描述其中的一些。然而，其他可渗透载体也在本公开的范围之内。衬底20可以是任何适当的材料或复合材料，并且可以是半导体材料。在一些实施例中，衬底可以已经包含经图案化的微结构。在某些实施例中，衬底20可以是硅衬底。在处理之前的衬底20的尺度可以改变。在一些实施例中，衬底20具有便于处置并且不对破裂敏感的尺寸。例如，在一些实施例中，在处理之前的衬底20的直径可以是大约1cm。在一些实施例中，衬底20可以更大得多，横着测量有数十厘米。在处理之前的衬底的厚度可以是大约半毫米，或者它可以更厚或更薄。然后使用粘合剂15将衬底20粘贴到载体10，如图1B中所示。此粘合剂15可以是粘合剂或多个粘合层，其是可蒸发的或可升华的。术语“可蒸发的”被用来指定可以容易地进行到气态的转变的材料。术语“可升华的”被用来指定可以直接从固态转变到气态而没有首先熔化的材料。在一个实施例中，当被加热、减压或以其他方式激发时，液体粘合剂转变成气相。在另一实施例中，当被加热、减压或以其他方式激发时，固体粘合剂转变是通过首先熔化成液体并且然后蒸发成气相。在另一实施例中，当被加热、减压或以其他方式激发时，固体粘合剂直接升华成气相。可以以多个不同方式（诸如蒸发、旋涂和落模铸造）来将粘合剂15施加到载体10。在另一实施例中，可以在预涂覆有粘合剂15的衬底20上固化可溶性凝胶（sol-gel）。还可以使用其他技术并且其不受本公开的限制。一旦使用粘合剂15将衬底20粘贴到载体10，该粘合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生三维纳米结构的方法，包括：使用粘合剂将要被处理的衬底附着到可渗透载体；使所述衬底变薄并对所述衬底进行处理以形成膜；使所述载体和所述附着的膜对准到接收衬底；使所述膜与所述接收衬底或者设置在所述接收衬底上的先前沉积的膜接触；以及促使所述粘合剂从固体转变成气体以便从所述可渗透载体释放所述膜，其中来自所述粘合剂的气体进入或通过所述可渗透载体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.22 US 61/868765;2014.05.29 US 62/004549;201.一种产生三维纳米结构的方法，包括：
使用粘合剂将要被处理的衬底附着到可渗透载体；
使所述衬底变薄并对所述衬底进行处理以形成膜；
使所述载体和所述附着的膜对准到接收衬底；
使所述膜与所述接收衬底或者设置在所述接收衬底上的先前沉积的膜接触；以及
促使所述粘合剂从固体转变成气体以便从所述可渗透载体释放所述膜，其中来自所述粘合剂的气体进入或通过所述可渗透载体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透载体包括通过那里的孔。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述可渗透载体具有大于20%的孔隙率。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述可渗透载体具有大于50%的孔隙率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透载体具有大于1×10-2毫达西的渗透率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透载体包括仅在有限点处彼此接触的颗粒，在所述颗粒之间留下使来自所述粘合剂的气体通过其的路径。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理包括光刻和蚀刻，并且其中形成复杂的微结构。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述复杂的微结构包括电子、机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：CP富斯托拉，HI史密斯，JJ富斯托拉，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US