一种制备大面积可释放微纳结构的方法与流程

本发明属于微纳加工领域，具体涉及一种制备大面积可释放微纳结构的方法。

背景技术：

一种制备大面积可释放微纳结构的方法,在生物医疗、分子探测、印刷领域有广阔的应用前景。

传统制备可释放微纳结构的方法局限于小面积，有粘附层的结构，释放的难度大，时间久。本发明制备一种无粘附层的可释放微纳结构，大大提高了微纳结构释放的效果和效率。

技术实现要素：

本发明的目的是为了可大面积制备一种可释放的微纳结构，一种无粘附层且容易释放的微纳结构。

为了达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种制备大面积可释放微纳结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，清洗衬底，并用氧等离子体处理衬底表面；

步骤二、在衬底上旋涂一层疏水光刻胶，作为牺牲层；

步骤三、在牺牲层上面旋涂一层正型光刻胶；

步骤四、利用光刻技术对光刻胶进行定点曝光，得到曝光后的样品；

步骤五、利用显影液对曝光后的样品进行显影操作，得到显影后样品；

步骤六、利用镀膜工艺在显影后样品上镀一层金属薄膜；

步骤七、利用旋涂的方法在已经镀上金属薄膜的衬底上旋涂一层平坦化材料；

步骤八、将衬底放在热板上烘烤，去除平坦化材料中的溶剂；

步骤九、利用斜角离子束抛光，将平坦化材料及光刻胶上的金属薄膜全部去除；

步骤十、利用选择性刻蚀，去除剩余的光刻胶，即得到可释放的微纳结构。

进一步的改进，所述步骤一中的衬底为硅、二氧化硅、金刚石、氧化铟锡、蓝宝石、铌酸锂、石英或玻璃。步骤一中氧等离子体以中等能量处理30s时间，依靠等离子体中活性粒子的活化作用，清洗掉衬底上的有机杂质。

进一步的改进，所述步骤二中的疏水光刻胶包括聚甲基丙烯酸甲酯。

进一步的改进，所述步骤三中的正型光刻胶，包括az系列光刻胶和rzj-390pg正性光刻胶。

进一步的改进，所述步骤四中的光刻技术包括电子束曝光技术、离子束曝光技术、紫外或者极紫外曝光技术、x射线曝光技术、激光直写技术、激光干涉光刻技术和纳米压印技术。

进一步的改进，所述步骤五的显影液为正型光刻胶显影液，正型光刻胶显影液包括氢氧化钠显影液和az400k显影液。

进一步的改进，所述步骤六中镀膜工艺包括电子束蒸发工艺，热蒸发工艺和溅射工艺。

进一步的改进，所述步骤七中平坦化层材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、旋转涂布玻璃和氢倍半硅氧烷。

进一步的改进，所述步骤八中烘烤的温度范围为50℃～1000℃，烘烤的时间2～600分钟。

进一步的改进，所述步骤八中抛光全部平坦化层以及正型光刻胶上的金属直到露出正型光刻胶表面为止；所述步骤九中的选择性刻蚀方法为湿法刻蚀。

本发明的有益效果：本发明提供了一种制备大面积可释放微纳结构的方法,在生物医疗、分子探测、印刷领域有广阔的应用前景。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是在衬底上旋涂牺牲层的示意图。

图2是在衬底上旋涂正型光刻胶的示意图。

图3是对正型光刻胶曝光显影后的微纳米孔状的示意图。

图4是利用蒸发设备蒸发一层金属薄膜后的示意图。

图5是旋涂一层平坦化材料hsq之后的示意图。

图6是利用斜角离子束抛光之后的示意图。

图7去除剩余正型光刻胶和牺牲层之后的示意图。

图中简单符号说明：

1硅或二氧化硅衬底2牺牲层

3正型光刻胶4金属材料5平坦化材料hsq

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的实施方式用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

提供衬底：选择二氧化硅衬底、并先用丙酮超声清洗300s，在用异丙醇超声300s，并用氮气吹干，然后再用氧等离子体以中等能量处理30s时间，清洗掉衬底上的有机杂质。

如图1所示，先在衬底上滴上几滴6％的pmma(覆盖衬底的三分之二即可)，并用旋涂机以4000r/min的转速旋涂60s。

把经图1处理过的样品在热板上一180℃烘烤300s。

如图2所示，再在衬底上滴上几滴az正型光刻胶(覆盖衬底的三之二即可)，并用旋涂机以500r/min的低速旋转10s，5000r/min的高速旋涂60s。

把经图2处理过的样品在热板上一65℃烘烤300s。

如图3所示，利用激光直写设备，对az正型光刻胶进行定点曝光，并把曝光后的片子在az400k显影液中显影60s，然后用ipa冲洗60s，再用去离子水冲洗30s，并用氮气吹干。

如图4所示，利用热蒸发设备，电流为110a，真空度为1*10^-5帕，蒸金速率为蒸发300s。

如图5所示，先在图4处理后的样品上滴上几滴hsq溶液(覆盖衬底的三分之二即可)，并用旋涂机以2000r/s的转速旋涂60s。

把经过旋涂hsq薄膜的样品在热板上一50℃烘烤300s。

如图6所示，利用斜角离子束设备，以高压为500ev，束流100ma,角度为20°对样品进行抛光处理，直到正型光刻胶上表面的金属材料全部去除。

如图7所示，把经图6处理过的样品利用湿法刻蚀技术进行刻蚀,从而获得大面积可释放微纳结构。

技术特征：技术总结本发明公开了一种制备大面积可释放微纳结构的方法，本发明用旋涂的方法在硅或二氧化硅衬底先甩一层聚甲基丙烯酸甲酯，作为牺牲层；然后再旋涂一层正型光刻胶；利用激光直写或者光刻技术曝光显影得到微米孔状结构；利用电子束蒸发或热蒸发技术或者溅射技术在样品上镀上一层金属薄膜；利用旋涂的方式在蒸发处理后的样品上旋涂一层平坦化层氢倍半硅氧烷(HSQ)；然后把样品置于热板上低温烘烤以去除平坦化层HSQ中的溶剂；再对样品进行抛光处理直到正型光刻胶上的金属材料全部去除；最后用湿法刻蚀技术彻底去除剩余的光刻胶从而得到所需的可释放微纳金属结构。本发明目的是大面积制备无粘附层且容易释放的微纳结构，具有高效率、大面积等优点。技术研发人员：段辉高;舒志文;陈艺勤;张臣;宋艺昂;刘卿;曾沛受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：2019.02.25技术公布日：2019.06.14