[发明专利]基于聚焦离子束刻蚀的加工正型结构的方法及应用

说明书

本发明提供了一种基于聚焦离子束刻蚀的加工正型结构的方法，包括以下步骤：S1，在衬底上沉积一层金属薄膜；S2，使用聚焦离子束刻蚀技术在所述金属薄膜上刻蚀负型结构，所述负型结构的底部贯通金属薄膜；S3，再在所述金属薄膜的上表面沉积黏附层，然后在所述黏附层上沉积二次沉积材料，同时保证在所述负型结构内填充所述黏附层和二次沉积材料；S4，在所述二次沉积材料的上表面黏附透明胶带，所述透明胶带对所述二次沉积材料的上表面进行全覆盖并露出至少一个边沿；S5，通过露出的边沿，将所述衬底上的金属薄膜剥离，留下所述负型结构内的黏附层和所述二次沉积材料黏附在所述衬底上，即在所述衬底上形成正型结构。该方法加工效率高。

技术领域

本发明涉及一种基于聚焦离子束刻蚀的加工正型结构的方法及应用，属于微纳米制造技术领域。

背景技术

聚焦离子束(FIB)是一种微纳米加工技术，其基本原理与扫描电子显微镜(SEM)类似，采用离子源发射的离子束经过加速聚焦后作为入射束，高能量的离子与固体表面原子碰撞的过程中可以将固体原子溅射剥离。它在图形化金属结构方面具有以下几个优点：首先，它是一种全干法和无需抗蚀剂的一次性成形工艺，不涉及任何旋涂、显影和额外的图形转移等湿法步骤；第二，它可以在绝缘衬底上如石英，氟化钙和氟化镁等具有光学性质的材料上直接加工金属结构，因此在光学器件的制备和光刻掩模版的加工上具有更大的加工优势。

虽然聚焦离子束具有以上诸多优点，但是在实际金属器件以及掩模版的制备过程种依然使用较少。其主要原因是聚焦离子束刻蚀本质上是减材加工工艺，在绝大数情况下，用于制作负型图形的加工，例如纳米孔，纳米狭缝，纳米槽等。然而正型图形的器件结构拥有更广泛的应用，利用传统的聚焦离子束刻蚀技术直接加工稀疏的、正型的颗粒状的金属纳米结构，需要去除绝大部分面积的金属层，致使加工时长是不可接受的，并且刻蚀过程中对衬底造成的大面积损伤也对后期的使用和测试带来不可以忽略的严重影响，因此传统的聚焦离子束刻蚀技术在实际应用中受到了极大地限制。

发明内容

本发明提供了一种基于聚焦离子束刻蚀的加工正型结构的方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种基于聚焦离子束刻蚀的加工正型结构的方法，包括以下步骤：

S1，在硅衬底上沉积一层金属薄膜；

S2，使用聚焦离子束刻蚀技术在所述金属薄膜上刻蚀负型结构，所述负型结构的底部贯通金属薄膜；

S3，再在所述金属薄膜的上表面沉积黏附层，然后在所述黏附层上沉积二次沉积材料，同时保证在所述负型结构内填充所述黏附层和二次沉积材料；

S4，在所述二次沉积材料的上表面黏附透明胶带，所述透明胶带对所述二次沉积材料的上表面进行全覆盖并露出至少一个边沿；

S5，通过露出的边沿，将所述衬底上的金属薄膜剥离，留下所述负型结构内的黏附层和所述二次沉积材料黏附在所述衬底上，即在所述衬底上形成正型结构。

作为进一步改进的，所述金属薄膜的金属选自Au、Ag、Cu或Al。

作为进一步改进的，所述黏附层的金属选自Cr或Ti。

作为进一步改进的，所述黏附层厚度为0.5-1nm。

作为进一步改进的，所述二次沉积材料选自金属材料、半导体材料或电介质材料。

作为进一步改进的，所述金属材料的金属选自Ag、Cu、Au、Al、Pt或Ti。

作为进一步改进的，所述半导体材料选自GaAs、Al₂O₃、Ge或Si。

作为进一步改进的，所述电介质材料选自TiO₂、SiO₂或HfO₂。