[发明专利]一种在衬底上实现微图案化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图案化方法，尤其是涉及一种在不同衬底上实现微图案化的方法。

背景技术

图案化在当今科学与技术的许多领域起着十分重要的作用，其应用范围包括集成电路、信息存储设备、显示器的生产以及微型电气-机械系统、小型传感器、生物芯片、光子晶体、微光学元件和二元光学元件的制造。但是，对于科研人员来说，如何运用人工方法实现图案化仍然是一个难题([1]T.Hayakawa，S.Horiuchi，Angew.Chem.Int.Ed.2003，42，2285)，解决此难题的关键在于材料形貌与尺寸控制技术的进步。目前，人们依靠微米加工和纳米加工领域的发展，包括刻蚀([2]P.T.Tanev，M.Chibwe，T.J.Pinnavaia，Nature 1994，368，321)、软刻蚀([3]J.C.McDonald，D.C.Duffy，J.R.Anderson，D.T.Chiu，H.Wu，O.J.A.Schueller，G.M.Whitesides，Electrophoresis 2000，21，27；[4]J.A.Rogers，K.E.Paul，R.J.Jackmann，G.M.Whitesides，Appl.Phys.Lett.1997，70，2658)、胶态晶体、乳液和自组装共聚物([5]S.A.Jenekhe，X.Chen，Science 1999，283，372；[6]M.Lee，M.H.Park，N.K.Oh，W.C.Zin，H.T.Jung，D.K.Yoon，Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，6466)的运用，在获得材料各种形貌特征和大跨度图案尺寸方面不断取得新突破。其中，由于自组装技术在微结构制造中突出的有效性与简便性，引起了人们越来越多的关注。1994年，Francois等人([7]G.Widawski，M.Rawiso，B.Francois，Nature，1994，369，387)利用自组装原理发展了一种制备有序多孔薄膜的简单方法，即所谓的呼吸图法。在这项技术中，聚合物溶液中的溶剂快速挥发，溶液表面的温度随之降低，使高湿度环境中的水蒸气在聚合物溶液表面凝结成微小的球状液滴。这些液滴下沉，在表面对流和热毛细管力的作用下，通过自组装成有序排列而分散在聚合物溶液中。由于水的表面张力作用，随着溶剂的挥发，聚合物会吸附并包裹在水相界面上，把水滴的有序排列结构复制下来，同时又防止了水滴的凝聚。最后，当溶剂和水完全挥发后，蜂窝状有序排列的孔将留在聚合物膜上([8]U.H.F.Bunz，Adv.Mater.2006，18，973；[9]M.H.Stenzel，C.Bamer-Kowollik；T.P.Davis，J.Polym.Sci.Part A 2006，44，2363)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在衬底上实现微图案化的方法。

本发明包括以下步骤：

1)制备有序多孔聚合物薄膜：

将聚合物与有机溶剂配成质量分数为1％～5％的溶液，在衬底上滴膜，得到蜂窝状有序多孔聚合物薄膜；

2)制备有序多孔金掩膜：

将有序多孔聚合物薄膜倾斜，在有序多孔聚合物薄膜上连续喷金后，置于氯仿或四氢呋喃中浸润，待聚合物完全溶解后，得有序多孔金掩膜；

3)制备微图案化衬底：

将覆盖有序多孔金掩膜的衬底从氯仿或四氢呋喃中取出，烘干，将蜂窝状有序排列的多孔微图案从聚合物薄膜转到衬底上，实现微图案化。

在步骤1)中，所述在衬底上滴膜最好是在相对湿度为80％～100％，温度为20～35℃环境下在衬底上滴膜；所述聚合物选自聚苯乙烯(PS)，或聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物(PSPAA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的混合物，或PSPAA等；所述有机溶剂选自二硫化碳(CS₂)，或四氢呋喃(THF)，或氯仿(CHCl₃)等；所述衬底选自硅片、氮化硅、玻璃片、碲掺杂硅片等中的一种。

在步骤2)中，所述倾斜最好为40°～80°，所述连续喷金的时间最好为4～8min。

在步骤3)中，所述将蜂窝状有序排列的多孔微图案从聚合物薄膜转到衬底上可采用反应离子刻蚀(RIE)或电感耦合等离子体刻蚀(ICP)。

所得结果可利用扫描电子显微镜(SEM)对衬底表面形貌进行观察。