一種蠟紙掩模及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蠟紙掩模及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蠟紙印刷術(shù)是一種廣泛使用的制備微納結(jié)構(gòu)的技術(shù)。它通常使用一層開(kāi)孔的薄膜作為沉積掩膜，通過(guò)薄膜表面的孔隙形貌決定透過(guò)的納米顆粒沉積形成與孔隙形貌相同的納米結(jié)構(gòu)。蠟紙印刷術(shù)具備諸多其它微納加工手段所不具備的優(yōu)點(diǎn):例如不需要使用光刻膠；掩膜可以重復(fù)使用；可以用來(lái)加工多層結(jié)構(gòu)等。正是由于這些顯著的優(yōu)勢(shì)使得蠟紙印刷術(shù)在現(xiàn)有的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中都有著重要的研究前景。
[0003]但是，目前公開(kāi)的蠟紙印刷術(shù)由于掩膜和襯底之間的固有間隙而產(chǎn)生暈影效應(yīng)，進(jìn)而影響得到的納米結(jié)構(gòu)的物性，即當(dāng)蠟紙掩膜和襯底接觸時(shí)，由于宏觀表面的局部不平整，使得掩膜和襯底之間總是存在約10微米左右的空隙，此時(shí)當(dāng)納米顆粒通過(guò)掩膜孔隙沉積到襯底表面時(shí)，由于針孔效應(yīng)的存在，實(shí)際得到的圖形就會(huì)有明顯的展寬從而影響最終我們得到的納米結(jié)構(gòu)的物性。此外，蠟紙印刷術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中還存在諸如掩膜孔隙被堵塞，蠟紙掩膜機(jī)械強(qiáng)度不夠容易破裂等問(wèn)題，因而發(fā)展新的蠟紙掩膜仍然是當(dāng)前微納加工領(lǐng)域重要的研究方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供蠟紙掩模及其制備方法，本發(fā)明提供的蠟紙掩模應(yīng)用于蠟紙印刷術(shù)時(shí)，能夠顯著降低暈影效應(yīng)。
[0005]本發(fā)明提供了一種蠟紙掩模的制備方法，包括:
[0006]對(duì)涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品曝光、顯影以及定影，得到蠟紙掩膜，
[0007]所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為50000?950000 ；
[0008]所述曝光的曝光劑量為210?430 μ C/cm2。
[0009]優(yōu)選的，所述涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品按照以下方法制備:
[0010]在襯底上涂覆聚甲基丙烯酸甲酯溶液，得到涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品，
[0011]所述聚甲基丙烯酸甲酯的溶液為聚甲基丙烯酸甲酯的有機(jī)溶液，
[0012]所述有機(jī)溶劑為氯仿和甲醚中的一種或兩種。
[0013]優(yōu)選的，所述聚甲基丙烯酸甲酯溶液中聚甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量百分含量為Iwt %?9wt % ο
[0014]優(yōu)選的，所述涂覆的方式為旋涂。
[0015]優(yōu)選的，所述旋涂的轉(zhuǎn)速為2000?6000rpm。
[0016]優(yōu)選的，所述涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品中聚甲基丙烯酸甲酯的厚度為0.1?1.5微米。
[0017]優(yōu)選的，所述曝光為電子束曝光、深紫外曝光、極紫外曝光或X射線曝光。
[0018]優(yōu)選的，所述顯影的時(shí)間為30秒?120秒。
[0019]優(yōu)選的，所述定影的時(shí)間為30秒?120秒。
[0020]本發(fā)明提供了一種蠟紙掩膜，由本發(fā)明提供的蠟紙掩模的制備方法制備得到。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種蠟紙掩模的制備方法，通過(guò)將重均分子量為50000?950000的聚甲基丙烯酸甲酯在曝光劑量為210?430 μ C/cm2的條件下曝光，然后定影，顯影得到蠟紙掩模，使得制備得到的蠟紙掩膜在一次性成型的同時(shí)，該掩膜同時(shí)含有用于納米顆粒成型的含孔隙的薄膜層以及含腔體較大的支撐層，且支撐層中的空腔位于孔的下方，且空腔的橫截面積大于孔隙的橫截面積，進(jìn)而使得該掩膜與襯底能夠緊密結(jié)合，其中，含空腔的支撐層充當(dāng)了微間隔間隙，且該支撐層的厚度小于整個(gè)蠟紙掩模的厚度，可以低至I微米，所以用于納米顆粒的成型時(shí)，可以明顯減小暈影效應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為蠟紙掩模在不同的處理步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的蠟紙掩模背向的SEM圖；
[0024]圖3為使用本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的蠟紙掩模進(jìn)行納米蠟紙印刷沉積得到的納米圖案的SEM圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的蠟紙掩模背向的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種蠟紙掩模的制備方法，包括:
[0027]對(duì)涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品曝光、顯影以及定影，得到蠟紙掩膜，
[0028]所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為50000?950000 ；
[0029]所述曝光的曝光劑量為210?430 μ C/cm2。
[0030]按照本發(fā)明，對(duì)涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品曝光、顯影以及定影，得到蠟紙掩膜；
[0031 ] 其中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量?jī)?yōu)選為50000?950000，更優(yōu)選100000?800000，最優(yōu)選為450000?600000，最優(yōu)選為495000?550000 ;所述涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品中聚甲基丙烯酸甲酯的厚度優(yōu)選為I?5微米，更優(yōu)選為1.2?2微米。
[0032]所述曝光優(yōu)選為電子束曝光、深紫外曝光、極紫外曝光或X射線曝光，更優(yōu)選為電子束曝光；所述曝光劑量?jī)?yōu)選為210?430 μ C/cm2,更優(yōu)選為250?380 μ C/cm2,最優(yōu)選為300?350 yC/cm2;當(dāng)曝光為電子束曝光時(shí)，所述電子束的加速電壓優(yōu)選為1KeV?20KeV ；
[0033]本發(fā)明所述涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品優(yōu)選按照以下方法制備:
[0034]在襯底上涂覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液，得到涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的樣品；其中，本發(fā)明對(duì)襯底材料的種類(lèi)沒(méi)有特殊限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的可以應(yīng)用于制備納米間隙的襯底材料均可，本發(fā)明優(yōu)選為二氧化硅和硅的復(fù)合襯底；所述襯底的厚度優(yōu)選為10nm?I μ m，更優(yōu)選為200nm?800nm，最優(yōu)選為300nm?500nm ;所述聚甲基丙稀酸甲酯的溶液優(yōu)選為聚甲基丙烯酸甲酯的有機(jī)溶液；所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為氯仿和甲醚中的一種或兩種；所述聚甲基丙烯酸甲酯溶液中聚甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量百分含量為lwt%?9wt %，更優(yōu)選為4wt %?6wt %。
[0035]本發(fā)明對(duì)涂覆的方式?jīng)]有特殊限定，本領(lǐng)域公知的涂覆方式均可，本發(fā)明優(yōu)選采用旋涂法將聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂在襯底上，其中，旋涂的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為2000?6000轉(zhuǎn)/秒，更優(yōu)選2000轉(zhuǎn)/秒；本發(fā)明還包括將涂有聚甲基丙烯酸甲酯的樣品烘干，其中烘干的溫度優(yōu)選為170-220°C，更優(yōu)選180°C，烘干的時(shí)間優(yōu)選為I?5分鐘，更優(yōu)選4分鐘。
[0036]按照本發(fā)明，所述顯影中，顯影時(shí)間優(yōu)選為30秒?120秒，更優(yōu)選為60秒?90秒；所述定影中，定影時(shí)間優(yōu)選為30秒?120秒，更優(yōu)選為60秒?80秒。
[0037]此外，在曝光過(guò)中，本發(fā)明對(duì)曝光區(qū)域的選擇并沒(méi)有特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所需圖案根據(jù)本領(lǐng)域的公知常識(shí)選擇曝光區(qū)域。
[0038]按照本發(fā)明，本發(fā)明還可以將定影后得到的蠟紙掩模與襯底脫離，脫離方式為通過(guò)水解將蠟紙掩模與襯底脫離，所述水解在堿性環(huán)境下進(jìn)行，優(yōu)選的，水解環(huán)境的PH值優(yōu)選為11?14 ;提供堿性環(huán)境的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0039]按照本發(fā)明，水解完畢后，本發(fā)明還包括將水解得到的蠟紙掩模用去離子水清洗，除去掩模表面殘留的氫氧化鈉溶液。
[0040]本發(fā)明還提供了一種用本發(fā)明提供的方法制備的蠟紙掩模；其中，所述蠟紙掩膜同時(shí)具有用于納米顆粒成型的含孔隙的層以及用于支撐含孔隙的層的支撐層，該支撐層中含有空腔，且支撐層中的空腔位于孔的下方，空腔水平方向的橫截