一种全干法功能材料剥离的方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种全干法功能材料剥离的方法，可用于微纳制造，光学领域，电学，无线电领域，生物领域，mems领域，nems领域。

技术背景：

功能材料剥离工艺是微纳制造过程中常用的一种光刻腐蚀工艺。基本流程为在衬底上涂覆光刻胶、曝光、显影，以具有一定图形的光刻胶为掩模，带胶蒸发所需的功能材料，然后用有机溶剂(常用n-甲基吡咯烷酮，丙酮)去除光致抗蚀剂。与此同时在抗蚀剂顶部的功能材料随抗蚀剂一起脱离，在衬底上只剩下原刻出图形反结构的功能材料。功能材料剥离工艺(即lift-off工艺)对光刻胶边缘的陡直度要求很高，对光刻胶厚度与功能材料的厚度之比一般也要求大于3:1，原因是如果光刻胶侧壁不垂直特别是光刻胶截面如果呈现正梯形或者胶的厚度相对于功能材料厚度很薄的话就非常容易出现挂壁现象(即胶的侧壁也蒸发上了功能材料，造成胶上和没有胶的地方的功能材料连在一起)，从而导致功能材料剥离的失败，与此同时，湿法剥离过程中会对有些材料或者衬底造成损伤，以上这些极大的影响了微纳制造及相关领域的发展。

hmds：六甲基二硅氮烷。

技术实现要素：：

为了克服上述技术问题，本发明公开了一种全干法功能材料剥离的方法，本发明采用一种全干法功能材料剥离的新方法，可有效解决因功能材料挂壁或湿法剥离对所制备的结构成功率低或性能差的问题，特别是对于高精度结构的加工(如极小尺度极小间隙微纳结构部的制备)，对于石英，剥离等容易受到氢氟酸腐蚀的衬底等能够有效的避免湿法腐蚀过程中对衬底造成的损伤。本发明为光学领域，电学领域，声学领域，生物领域，mem制造，nems制造，集成电路等领域提供了一种有效的解决方案。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种全干法功能材料剥离的方法，、包括以下步骤：

步骤一、提供衬底并清洗；

步骤二、在衬底上旋涂光刻胶得到光刻胶薄膜；

步骤三、光刻，在光刻胶上加工出所设计的图案；

步骤四、以光刻胶为掩膜镀上一层功能材料得到镀上功能材料后的样品；所述功能材料的厚度小于光刻胶的厚度；

步骤五、在镀上功能材料后的样品上覆盖一层黏贴层；

步骤六、揭开黏贴层，黏贴层将光刻胶及光刻胶上的功能材料一起剥离干净，制得微纳结构；

所述黏贴层与功能材料的粘着力以及光刻胶和功能材料的粘着力均大于光刻胶薄膜与衬底的粘着力。

进一步的改进，所述步骤一中，衬底清洗后在衬底表面修饰光刻胶抗粘层降低衬底与光刻胶的粘着力。

进一步的改进，在供体衬底表面修饰光刻胶抗粘层为高温气体修饰法或抽真空气体修饰法；高温气体修饰法包括如下步骤：将衬底和光刻胶抗粘剂置于密闭空间中，其中，密闭空间的温度控制在60℃-800℃之间，保温1分钟以上，直接取出衬底；

所述抽真空气体修饰法包括如下步骤：将将衬底和光刻胶抗粘剂置于密闭空间中，对密闭空间抽真空至光刻胶抗粘层气化，保持1分钟以上，直接取出衬底。进一步的改进，所述光刻胶抗粘层包括hmds和十三氟正辛基硅烷；光刻胶抗粘层镀在衬底表面。

进一步的改进，所述衬底为硅、氧化硅、石英、玻璃、氮化硅、碳化硅、铌酸锂、金刚石、蓝宝石或ito制成。

进一步的改进，所述光刻胶包括pmma、zep、瑞红胶、az胶、纳米压印胶和光固化胶；光刻胶厚度为1nm-100mm。

进一步的改进，所述步骤三中，加工出所设计的图案的方法包括电子束曝光，离子束曝光，聚焦离子束曝光，重离子曝光，x射线曝光，等离子体刻蚀，紫外光刻，极紫外光刻，激光直写和纳米压印。

进一步的改进，所述功能材料包括金属和非金属；所述金属包括纯金属和合金；纯金属包括金、银、铝、铜、铬、钛和镍；合金包括镍铬合金，碳化硅和氮化硅；非金属包括氧化硅和半导体；所述半导体包括硅和锗。

进一步的改进，所述黏贴层包括pdms、紫外固化胶、热释放胶、高温胶带、普通胶带、pva、纤维素和ab胶。

上述全干法功能材料剥离的方法制得的微纳结构，所述微纳结构用于微纳制造，光学领域，电学，生物领域，mems领域或nems领域。

本发明的有益效果在于，解决了现有的湿法功能材料剥离在成功率低，衬底材料有限，微纳结构尺寸及精度难以满足现有需求等方面的瓶颈，采用本发明的方法不仅可以实现湿法剥离可以制备的任意结构，而且可以突破传统湿法lift-off成功率低，对样品的衬底受限，对极小尺度、极高精度、极高密度纳米结构制备的的限制，对光刻胶厚度与功能材料比例需要优于3:1的限制。本发明为微纳制造领域，光学领域，电学领域，声学领域，生物领域，mems制造，nems制造，集成电路等领域提供了一种新的有效的解决方案。

附图说明

图1为本发明制备的功能材料纳米孔状结构图；

图2为实施例1的步骤三对应的结构图；

图3为实施例1的步骤四对应的结构图；

图4为实施例1的步骤五所对应的结构图

图5为实施例1的步骤六所对应的结构图；

图6为实施例1的步骤七所对应的结构图；

图7为实施例2步骤二的结构示意图；

图8为实施例2步骤三的结构示意图；

图9为实施例2步骤四的结构示意图；

图10为实施例2步骤五的结构示意图；

图11为实施例2步骤六的结构示意图。

其中，光刻胶1、衬底2、功能材料3、黏贴层4。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例1

一种全干法功能材料剥离的方法，包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，并清洗

步骤二、使用hmds对衬底采用高温气体修饰法进行修饰即在衬底表面镀一层光刻胶抗粘层；

步骤三、利用旋涂的方法在衬底上旋涂正光刻胶pmma得到薄膜，如图2所示。

步骤四、在光刻胶上加工出所设计的图案，如图3所示。

步骤五、以图案化之后的光刻胶为掩膜在衬底上镀上一层功能材料，如图4所示。

步骤六、在镀上功能材料后的样品上覆盖一层黏贴层，如图5所示。

步骤七、揭开黏贴层，同时会把图案化之后的光刻胶以及胶上面的功能材料一起剥离干净，在衬底上只剩下原刻出图形反结构的功能材料，如图6所示。

实施例2

一种全干法功能材料剥离的方法，包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，并清洗

步骤二、利用旋涂的方法在衬底上旋涂光固化胶得到薄膜，如图7所示。

步骤三、在光刻胶上加工出所设计的图案，如图8所示。

步骤四、以图案化之后的光刻胶为掩膜在衬底上镀上一层功能材料，如图9所示。

步骤五、在镀上功能材料后的样品上覆盖一层黏贴层，如图10所示。

步骤六、揭开黏贴层，同时会把图案化之后的光刻胶以及胶上面的功能材料一起剥离干净，在衬底上只剩下原刻出图形反结构的功能材料，如图11所示。

上述实施例仅仅为本发明的具体实施方式，并不作为对本发明的限定，对其进行的简单改进和替换也均在本发明的保护范围内。