一种翘起结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及微纳结构制备领域，具体涉及一种翘起结构的制备方法，只需要校场一次，通过对不同区域选择不同的曝光深度，蒸镀两次，再将其放入热场中，调节热场的温度，来调控翘起的角度。整个制备过程简单易操作，翘起结构的制备精度高，角度易于调控。

A preparation method of warping structure

The invention relates to the field of micro-nano structure preparation, in particular to a preparation method of the warping structure, which only needs a school yard once, through selecting different exposure depth in different areas, evaporating twice, then putting it into the thermal field, adjusting the temperature of the thermal field, to control the warping angle. The whole preparation process is simple and easy to operate, the preparation accuracy of the warping structure is high, and the angle is easy to control.

【技术实现步骤摘要】
一种翘起结构的制备方法
本专利技术属于金属结构制备领域，具体涉及一种翘起结构的制备方法。
技术介绍
现今制备三维金属微纳结构有两种方法,第一是利用传统的电子束刻蚀技术，需要进行多次曝光和镀膜，制备过程繁琐复杂，而且，在进行第二层或者第三层结构的制备过程中，需要定位，定位的过程需精准无误，否则制备的结构将存在较大误差。且使用电子束曝光系统制备时间周期长，利用电子束真空蒸发系统来蒸镀金属层，需要多次蒸镀金属材料才能得到螺旋结构，过程繁琐复杂。对于翘起结构的制备，一般有两种制备方法，第一是利用刻蚀技术，但是该方法需要利用电子束刻蚀技术进行三次套刻，校场困难，花费时间长，制备过程繁琐复杂，在实际操作时的限制因素较多，制备的结构存在较大误差；第二是利用离子束轰击的办法，虽然制备精度高，但是其设备费用高、成本贵、加工效率低。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的翘起结构制备的问题，本专利技术提供了一种翘起结构的制备方法，该结构通过电子束刻蚀和电子束真空蒸发镀膜的方法制备嵌套结构，再进行热场调控。一种翘起结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1：准备工作，准备玻璃基底，在基底上涂覆两层光刻胶，一层是正胶，一层是负胶；步骤2：电子束曝光结构图形，用扫描电子显微镜中的图形发生器设计图形，并曝光相应区域；步骤3：显影定影处理后，蒸镀金属材料；步骤4：用剥离液进行lift-off剥离工艺。步骤5：将制备好的结构放入热场中。进一步地，所述甩胶的具体步骤为，用甩胶机，甩一层正胶30nm，烘干之后，再甩一层负胶90～100nm，烘干。进一步地，所述电子束曝光结构图形的具体过程为：用扫描电子显微镜中的图形发生器设计图形，所述设计的图形为按矩形周期排列的阵列结构，所述每个单元由第一矩形、第二矩形、第三矩形和第四区域构成，所述第一矩形和第二矩形相接，第二矩形和第三矩形相接，设置于矩形周期的中间位置，所述周期内除去第一矩形、第二矩形和第三矩形的区域为第四区域。设计完图形之后，曝光第一矩形、第三矩形和第四区域，采用不同的曝光深度。进一步地，所述步骤3中曝光第一矩形和第三矩形的曝光深度为正胶厚度和负胶厚度相加的厚度，所述第四区域的曝光深度为曝光深度为负胶的厚度。进一步地，所述步骤3还包括：步骤3a：显影定影处理，烘干；步骤3b：垂直蒸镀一层金属材料；步骤3c：进行负胶显影定影，并烘干；步骤3d：再垂直蒸镀一层金属材料；进一步地，所述步骤3中蒸镀第一层金属材料的厚度与正胶的厚度相等，蒸镀第二层金属材料的厚度为30～40nm。进一步地，所述步骤4具体步骤为：步骤4a：用负胶剥离液进行lift-off工艺；步骤4b：对结构整体进行曝光；步骤4c：之后再用正胶显影液浸泡。进一步地，所述金属材料为金，银或铜。进一步地，所述蒸镀金属材料的速率为进一步地，所述玻璃基底为ITO玻璃。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本申请实施例制备过程简单易操作，对于三维翘起结构，首先只需要校场一次，电子束蒸镀两次之后制得嵌套结构，之后将嵌套结构放入热场中，由于嵌套结构中内部结构光刻胶和外部结构金属材料具有不同的热膨胀系数，因此，在改变整个结构的温度时，光刻胶和金属材料发生不同程度的形变，当温度调节到一定程度时，外部金属材料就会翘起，形成翘起结构。进一步调节温度，即可得到所要的三维翘起结构，实施例给出了所需翘起角度和热场温度的关系；(2)本申请实施例利用显影技术作用于正胶，并去除正胶，大大提升了除去正胶的效率；(3)本申请实施例第二次曝光无需校准，甚至无需对扫描电子显微镜进行对焦，只需将整个样品暴露在电子束下即可；(4)本申请实施例目标结构与需去除的金属结构由双层光刻胶相隔开，进行单层除胶时保证了目标结构的完整性，避免了不必要的粘连；(5)本申请实施例只对负胶应用了湿法lift-off工艺，避免了嵌套内部结构的破损。附图说明图1是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图2是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图3是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图4是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图5是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图6是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图7是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图8是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图9是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图10是本申请实施例1中翘起结构的制备方法的工艺流程；图11是本申请实施例1中制备翘起结构所必需的嵌套结构示意图。图12是本申请实施例2和3中翘起结构制备方法的工艺流程以及结构示意图。图13是本申请实施例2和3中热场温度及其他参数与翘起角度关系的示意图。其中，图1中：1、第一矩形；2、第二矩形；3、第三矩形；4、第四区域；100、基底；101、正胶；102、负胶；103、金属材料。具体实施方式为解决现有技术中存在的手性翘起结构制备的问题，本专利技术提供了一种翘起结构的制备方法，该结构通过电子束刻蚀和电子束真空蒸发镀膜的方法制备嵌套结构，再进行热场调控。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：一种翘起结构的制备方法，包括以下步骤：首先通过电子束刻蚀技术和电子束真空蒸发技术制备一个嵌套结构，该嵌套结构的内部结构为光刻胶，外部包覆一层金属。之后将制备好的嵌套结构放置于热场中，调控热场的温度，来改变所需要的翘起结构的翘起角度。本实施例给出了制备翘起结构所必需的嵌套结构的制备方法，步骤如下：步骤1，准备玻璃基底100，并清洗吹干；具体而言：准备厚度为1.0mm，长宽尺寸为20.0mm*20.0mm的ITO玻璃基底100，并将准备的ITO玻璃放入洗涤液中清洗，用去离子水超声15min后，用丙酮超声15min，再用酒精超声15min，之后用去离子水超声5min，最后用氮气枪吹干后放入氮气柜中备用。步骤2，涂覆光刻胶，用甩胶机在所述基底的表面甩两层光刻胶；具体而言：所述甩胶的具体步骤为，在准备好的玻璃基底100上用甩胶机甩一层正胶101，所述的正胶101为热膨胀系数大的正胶101，优选地PMMA。如图1所示，烘干之后，再用甩胶机甩一层负胶102，烘干，如图2所示。所述甩胶机转速设定为1000rpm～6000rpm，时间设定为60s。所述两次烘干的温度为150℃，时间为3min，热板放置在超净室内的通风处，此处尘埃颗粒少，有利于有机物的挥发，热板的温度精度为±1℃。所述甩正胶101的厚度为30nm，甩负胶102的厚度为90～100nm。步骤3，电子束曝光结构图形，用扫描电子显微镜中的图形发生器设计图形，所述设计的图形为按矩形周期排列的阵列结构，如图3所示，所述每个单元由第一矩形1、第二矩形2、第三矩形3和第四区域4构成，所述第一矩形1和第二矩形2相接，第二矩形2和第三矩形3相接，设置于矩形周期的中间位置，所述周期内除去第一矩形1、第二矩形2和第三矩形3的区域为第四区域4；设计完图形之后，曝光第一矩形1、第三矩形3和第四区域4，所述第一矩形1和第三矩形3的曝光深度与第四区域4的曝光深度不同；具体而言：如图4所示，所述第一矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种翘起结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：准备工作，准备玻璃基底(100)，在基底(100)上涂覆两层光刻胶，一层是正胶(101)，一层是负胶(102)；步骤2：电子束曝光结构图形，用扫描电子显微镜中的图形发生器设计图形，并曝光相应区域；步骤3：显影定影处理后，蒸镀金属材料(103)；步骤4：用剥离液进行lift‑off剥离工艺。步骤5：将制备好的结构放入热场中。

【技术特征摘要】
1.一种翘起结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：准备工作，准备玻璃基底(100)，在基底(100)上涂覆两层光刻胶，一层是正胶(101)，一层是负胶(102)；步骤2：电子束曝光结构图形，用扫描电子显微镜中的图形发生器设计图形，并曝光相应区域；步骤3：显影定影处理后，蒸镀金属材料(103)；步骤4：用剥离液进行lift-off剥离工艺。步骤5：将制备好的结构放入热场中。2.根据权利要求1所述的翘起结构的制备方法，其特征在于，所述甩胶的具体步骤为，用甩胶机，甩一层正胶(101)30nm，烘干之后，再甩一层负胶(102)90～100nm，烘干。3.根据权利要求2所述的翘起结构的制备方法，其特征在于，所述电子束曝光结构图形的具体过程为：用扫描电子显微镜中的图形发生器设计图形，所述设计的图形为按矩形周期排列的阵列结构，所述每个单元由第一矩形(1)、第二矩形(2)、第三矩形(3)和第四区域(4)构成，所述第一矩形(1)和第二矩形(2)相接，第二矩形(2)和第三矩形(3)相接，设置于矩形周期的中间位置，所述周期内除去第一矩形(1)、第二矩形(2)和第三矩形(3)的区域为第四区域(4)。设计完图形之后，曝光第一矩形(1)、第三矩形(3)和第四区域(4)，采用不同的曝光深度。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：金华伏安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33