碎片样品的平面扩展方法以及平面扩展的碎片样品与流程

本发明涉及微纳米制造加工技术领域，具体地，涉及一种碎片样品的平面扩展方法以及平面扩展的碎片样品。

背景技术：

微纳加工技术指在亚毫米、微米和纳米量级的尺度上对元件以及由这些元件构成的部件或系统进行优化设计、加工、组装、系统集成等，涉及多个领域和学科，是先进制造的重要组成部分。如今基于微纳加工技术，可以在新材料、新器件、新功能上进行研究和探索，进而推动科技进步、促进产业发展。但在加工过程中，不可避免的会遇到一些加工上的困难。

在实现本发明构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题，对于一些新型高性能材料器件的研究和制造，由于受限材料制备技术本身和成本限制，无法提供标准制式大小的晶圆，经常会涉及到2寸或是更小尺寸的样品加工，目前对于小尺寸样品的加工往往面临着许多问题。例如，光刻胶匀胶的均匀性差，加工设备与样品兼容性差，加工过程可操作性差等。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种碎片样品的平面扩展方法以及平面扩展的碎片样品，以至少部分解决上述问题。

(二)技术方案

本发明的一个方面提供了一种碎片样品的平面扩展方法，包括：获取第一平面衬底和第二平面衬底，其中，所述第一平面衬底和所述第二平面衬底均为表面光滑且尺寸大于所述碎片样品的尺寸的平面衬底；将所述碎片样品放置于所述第一平面衬底上；获取夹具，所述夹具具有中空设置，所述中空设置用于容置所述碎片样品；将所述夹具压置于所述第一平面衬底上，且所述夹具的中空设置套置于所述碎片衬底上；在所述夹具的中空设置处涂敷填充物；将所述第二平面衬底压置于所述夹具上；剥离所述第一平面衬底和所述第二平面衬底，得到平面扩展后的所述碎片样品。

可选地，所述第一平面衬底和所述第二平面衬底的材料包括聚二甲基硅氧烷。

可选地，所述获取夹具包括：通过机械加工、激光加工、湿法刻蚀以及干法刻蚀的方式得到所述夹具。

可选地，所述夹具的材料包括硅、玻璃或金属。

可选地，夹具的形状尺寸根据加工设备对样品形状尺寸的要求进行选择和适配；所述夹具的形状包括正方形、长方形或圆形。

可选地，所述填充物包括紫外胶、聚甲基丙烯酸甲酯或热固胶。

可选地，在所述夹具的中空设置处涂敷填充物还包括：等待第一预设时间，使所述填充物漫布所述夹具。

可选地，将所述第二平面衬底压置于所述夹具上还包括：等待第二预设时间，使所述填充物完全填充所述碎片样品、所述第一平面衬底、所述第二平面衬底和所述夹具之间的空隙。

可选地，将所述第二平面衬底压置于所述夹具上还包括：在预设环境下等待第三预设时间，使所述填充物固化。

本发明的另一个方面提供了一种平面扩展的碎片样品，通过上述的方法得到。

(三)有益效果

本发明通过的该碎片样品的平面扩展方法以及平面扩展的碎片样品，具有以下有益效果：

(1)本发明提供了一种用于小尺寸碎片样品的平面拓展方法，克服了现有技术的不足，能够解决现有小尺寸碎片样品加工过程中匀胶不均匀、不易操作等技术问题；

(2)本发明提供了一种小尺寸碎片样品平面拓展方法，与现有方法相比，该方法过程简单，实现了小尺寸碎片样品的平面拓展，提高了小尺寸碎片样品特别是边缘匀胶的均匀性，兼容了现有加工的主流设备，方便对小尺寸碎片样品的微纳加工，降低了加工成本。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的碎片样品的平面扩展方法的流程图；

图2示意性示出了根据本发明实施例的夹具的一种结构图；以及

图3～图7示意性示出了根据本发明实施例的碎片样品的平面扩展的具体实施示例图。

图中：

平面衬底1金刚石碎片2

夹具3填充物4

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

目前的小尺寸样品例如可以包括禁带宽度大于3.5ev被称为第四代半导体材料的氮化铝、半导体金刚石、氧化镓、立方氮化硼、氧化锌铍等。又如可以是基于晶体中自旋缺陷的量子传感器加工制造研究也会用到小尺寸的电子级纯度晶体，例如可以包括金刚石、氮化硅、氮化硼，进行微纳米加工。

在实现本发明的过程中发明人发现微纳制造业的制式主要针对大尺寸的晶圆，如半导体行业常用的8寸或12寸制式。而在针对小尺寸碎片样品加工时将出现加工设备兼容性问题，设备定制成本巨大。

在实现本发明的过程中发明人还发现受碎片边缘的张力影响小尺寸碎片样品往往很难保证光刻胶匀胶的均匀性，微纳加工中匀胶均匀性好坏直接影响着后续光刻工艺的稳定和质量。

在实现本发明的过程中发明人还发现实际操作中碎片样品由于尺寸小也很难单独操作，容易遗失。

此外，在实现本发明的过程中发明人还发现目前对小尺寸碎片样品的加工主要有两种方式。第一种将小尺寸碎片样品粘在尺寸比较大的夹具衬底上，但对于粘的碎片样品往往不会特别平整，并且碎片边缘与基底呈台阶状，仍会导致涂胶厚度特别是碎片的边缘不均匀，光刻曝光时各个位置曝光剂量会不同，不能得到很好的图形，并且图形显影时容易脱落甚至影响其它部分图形进而影响后面的刻蚀工艺。第二种是对加工设备进行定制或者改造，设计一些特殊的夹具，比如带有真空吸附结构的夹具，或者在匀胶时采用喷胶等工艺，但这将会大大增加研究和加工成本。

有鉴于此，本发明一实施例提供了一种碎片样品的平面扩展方法。

图1示意性示出了根据本发明实施例的碎片样品的平面扩展方法的流程图。

如图1所示，该方法包括操作s101～s107。

在操作s101，获取第一平面衬底和第二平面衬底，其中，第一平面衬底和第二平面衬底均为表面光滑且尺寸大于碎片样品的尺寸的平面衬底。

在操作s102，将碎片样品放置于第一平面衬底上。

根据本发明的实施例，上述平面衬底(包括第一平面衬底和第二平面衬底)的材料可以是pdms(聚二甲基硅氧烷)，其大小、形状可以根据实际情况进行调整。

根据本发明的实施例，准备两块表面光滑且尺寸大于小尺寸碎片样品的平面衬底，将小尺寸碎片样品置于其中一块平面衬底上。

在操作s103，获取夹具，夹具具有中空设置，中空设置用于容置碎片样品。

在操作s104，将夹具压置于第一平面衬底上，且夹具的中空设置套置于碎片衬底上；

根据本发明的实施例，上述的夹具由精密加工工艺制作，比如机械加工、激光加工、湿法刻蚀以及干法刻蚀等。夹具材料为硅、玻璃或金属，优选硅。夹具的形状尺寸根据加工设备对样品形状尺寸的要求进行选择和适配；所述夹具的形状包括正方形、长方形或圆形，也可为其他图形。

根据本发明的实施例，在前述操作的基础上，根据碎片样品的尺寸大小，选择合适的夹具，并将其套置在碎片样品上。其中，夹具尺寸大小大于碎片样品尺寸大小。

在操作s105，在夹具的中空设置处涂敷填充物；

在操作s106，将第二平面衬底压置于夹具上；

根据本发明的实施例，填充物为可塑性填充物，可塑性填充物例如可以为紫外胶、pmma或热固胶，优选紫外胶。

根据本发明的实施例，在前述操作的基础上，点涂可塑性的填充物，之后将另一平面衬底压置于夹具上。

在操作s107，剥离第一平面衬底和第二平面衬底，得到平面扩展后的碎片样品。

通过上述具体实施例，可以通过一种较为简单且低成本的方法，实现小尺寸碎片样品的平面拓展，以提高小尺寸碎片样品匀胶的均匀性，并兼容现有加工的主流设备，实现方便的对小尺寸碎片样品的微纳加工。

根据本发明的另一些实施例，在上述操作s105中，还包括等待第一预设时间，使填充物漫布夹具。

根据本发明的另一些实施例，在上述操作s106中，还包括等待第二预设时间，使填充物完全填充碎片样品、两个平面衬底和夹具之间的空隙。

根据本发明的另一些实施例，在上述操作s107中，还包括在预设环境下等待第三预设时间，使填充物固化。具体地，根据填充物性质对其进行固化塑形，可塑性填充物固化塑形后与步骤s101中的两个平面衬底不粘连或粘连后容易分开。然后在塑形完成后去除平面衬底取出碎片夹具。

需要说明的是，上述对于各结构部件的材料、制作工艺、尺寸、大小、设置方式以及在实施过程中所需的等待时间等，均根据实际情况适应调整，在此不做限定。在具体实施时的制作流程，也不限于以上所述。

为了进一步说明本发明，以下结合具体实施例对本发明提供的一种小尺寸碎片样品的平面拓展方法进行详细描述。

图2示意性示出了根据本发明实施例的夹具的一种结构图。

本实施例提供了两块平整固化的pdms平面衬底1、金刚石碎片2、如图2所示的“回”字型硅夹具3以及紫外胶填充物4。pdms平面衬底是边长约为15mm的正方形，厚度约为2mm，金刚石为边长为2mm的正方形碎片，厚度为0.5mm。“回”字型硅夹具，其外部正方形的边长为10mm，中心正方形的边长为3mm，硅夹具的厚度为0.5mm。其中pdms可通过市售材料进行制备，“回”字型硅夹具通过激光加工获得。

图3～图7示意性示出了根据本发明实施例的碎片样品的平面扩展的具体实施示例图。

如图3所示，首先利用镊子小心地将金刚石碎片放置在其中一块表面平滑的pdms平面衬底上，然后使用镊子将“回”字型硅夹具中心套置在金刚石碎片样品上，并与pdms平面衬底紧贴，完成之后如图4所示。之后在金刚石碎片上滴入适量紫外胶，如图5所示。等待几秒使紫外胶漫到“回”字型硅夹具上，将另一块pdms平面衬底压置于金刚石碎片样品上，再等待几秒，使得金刚石碎片样品和pdms平面衬底之间的紫外胶扩散开来，填充间隙，此时整个结构如图6所示。紧接着在常规的紫外灯下固化8分钟，完成塑形。最后一步用镊子缓慢揭下上下两面的pdms平面衬底，取出碎片夹具，如图7所示，金刚石碎片样品表面和“回”字型硅夹具在同一平面内，实现了对碎片样品的平面拓展，而在背面则是一层比较薄且平整的固化紫外胶。

本发明另一实施例通过采用上述碎片样品的平面扩展方法提供了一种平面扩展的碎片样品。

通过该实施方式，通过扩展碎片尺寸，能够解决现有小尺寸碎片样品加工过程中匀胶不均匀、不易操作等技术问题。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。