(19)中华人民共和国国家知识产权局 回▣ (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN104934303A (43)申请公布日2015.09.23 (21)申请号201510327352.2 (22)申请日2015.06.15 (71)申请人复旦大学 地址200433上海市杨浦区邯郸路220号 (72)发明人陈宜方张思超 邵金海陆冰睿 (74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司 31200 代理人陆飞盛志范 (51)1nt.Cl. H01L21/027八2006.01) H01L21/02(2006.01) B81C1/00(2006.01) 权利要求书1页说明书2页附图2页 (54)发明名称 一种制备蝴蝶翅膀仿生微纳结构的方法 (57)摘要 本发明属于微纳加工技术领域，具体为一种 制备蝴蝶翅膀仿生微纳结构的方法。本发明首先 用 在硅基底上采用旋涂法依次交替旋涂两种不同灵 用 敏度的光刻胶若干层，然后利用电子束光刻对光 刻胶进行曝光，再利用两种显影液对曝光后的样 品进行交替显影，最终制备得到具有优异特性的 分级层次周期或准周期仿生微纳结构，如仿闪蝶 磷翅微纳结构等。本发明结合多层胶技术与电子 束光刻技术，制备过程中不需要生物模板，并且能 够控制每层胶的旋涂厚度，实现对纵向树枝状周 期和占空比的精确控制，制备工艺简单，能得到不 同结构参数的蝴蝶磷翅仿生微纳结构。 S08:99501
CN104934303A 权利要求书 1/1页 1.一种制备蝴蝶磷翅仿生微纳结构的方法，其特征在于具体步骤如下： (1)在Si基底表面旋涂上一层六甲基二硅胺HMDS; (2)再在Si基底上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯PMMA光刻胶，烘胶后，在基底上再旋涂 一层剥离抗蚀剂LOR,烘胶： (3)重复步骤2若干个周期，最后在基底上旋涂一层PMA,制备出多层光刻胶： (4)利用电子束曝光方法，将设计好的图形在多层光刻胶上曝光： (5)对曝光后的基底显影：先用PMMA显影液显影，去除第一层PMMA被曝光的部分，再 用碱性溶液对抗蚀剂LOR显影，形成倒T形的显影截面： (6)重复步骤5若干个周期，直到最后一层PMMA被显影，即得到最终的蝴蝶磷翅仿生微 纳结构。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的蝴蝶磷翅仿生微纳结构是具有纵向 周期性的树状结构。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的倒T形显影截面是由两种不同光刻 胶的显影液交替的显影而获得：光刻胶的显影液不会显影剥离抗蚀剂，剥离抗蚀剂的显影 液不会显影光刻胶；且光刻胶显影液只能显影曝光的光刻胶部分，而剥离抗蚀剂显影液是 各向同性的显影，在没有被电子束曝光的剥离抗蚀剂部分也能被溶解，所以能在未被曝光 的光刻胶层下形成向内凹的空隙。 2
CN104934303A 说明书 1/2页 一种制备蝴蝶翅膀仿生微纳结构的方法 技术领域 [0001] 本发明属于微纳加工技术领域，具体涉及一种蝴蝶翅膀仿生微纳结构制备方法。 背景技术 [0002]自然界中的结构色是由于周期性介质材料（例如蝴蝶翅膀、甲虫壳）对于光的散 射、折射和衍射造成的一种光学现象，其中最具影响的Morpho蝴蝶翅膀具有多层垂直周期 性结构，有着广泛的应用前景（包括隐身技术、生物传感器、环境气氛监测、雾霾探测的传感 器、防伪色谱标记、无化学染料的彩色印染与装饰的绿色生产等众多领域)。随着微纳制造 技术的发展，许多具有特异性能的仿生微纳结构日益受到重视，成为当期的研究热点。但 是，由于常规工艺难以制备出这种具有多层垂直周期性的结构，这种微纳结构的制备一直 是一个严峻的挑战，制约了它的实际应用。目前，只有利用生物作为模板，在模板上进行原 子层沉积(ALD,Atomic LayerDeposition),或采用FIB(Focused Ion Beam)直接对材料进 行加工等方法，工艺复杂，过程繁琐。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种无需生物模板、工艺简单、可精确控制的制备蝴蝶磷 翅仿生微纳结构的方法。 [0004] 本发明提供的制备蝴蝶磷翅仿生微纳结构的方法，将多层胶纳米光刻技术和电子 束光刻技术结合，一种自上而下制备得蝴蝶磷翅仿生微纳结构，具体步骤如下： (1)在Si基底表面旋涂上一层六甲基二硅胺(HMDS,Hexamethyldisilazane); (2)再在Si基底上旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMA,PolymethylMethacrylate)光刻 胶，烘胶后，在基底上再旋涂一层剥离抗蚀剂(LOR,lift-off resist),烘胶： (3)重复步骤2若干个周期，最后在基底上旋涂一层PMA,制备出多层光刻胶： (4)利用电子束曝光方法(EBL,E-Beam Lithography),将设计好的图形在多层光刻胶 上曝光： (5)对曝光后的基底显影：先用PMMA显影液显影，去除第一层PMMA被曝光的部分，再 用碱性溶液（如氢氧化钾溶液，CD-26溶液等）对抗蚀剂LOR显影，形成倒T形的显影截面： (6)重复步骤5若干个周期，直到最后一层PMMA被显影，即可得到最终的蝴蝶磷翅仿生 微纳结构。 [0005]本发明所述的蝴蝶磷翅仿生结构是一种纵向具有周期性的树状结构。 [0006]本发明中所述的倒T形显影截面是由于两种光刻胶的显影液不同，PMMA的显影液 不会显影LOR,LOR的显影液也不会显影PMMA,才能进行交替的显影。又由于PMMA显影液只 能显影曝光的PMA部分，而LOR显影液是各向同性的显影，在没有被电子束曝光的LOR部 分也能被溶解，所以才能在未被曝光的PMA层下形成向内凹的空隙。 [0007]本发明结合了多层胶纳米光刻技术和电子束光刻技术，其中步骤(1)、(2)、(3)、 (5)、(6)为多层胶纳米光刻技术，用于形成垂直方向的周期性仿生结构，步骤(4)为电子束 3
CN104934303A 说明书 2/2页 光刻技术，用于形成平面的图形，并为多层胶的显影提供基础。 [0008] 本发明与现有技术相比较的效果是：本发明结合多层胶技术与电子束光刻技术， 制备过程中不需要生物模板，并且能够控制每层胶的旋涂厚度，实现对纵向树枝状周期和 占空比的精确控制，制备工艺简单，能得到不同结构参数的蝴蝶磷翅仿生微纳结构。 附图说明 [0009] 图1-图7是蝴蝶磷翅仿生微纳结构制备工艺流程图示。 [0010] 图8为图1~图7中图形对应编号的图示。 [0011] 图中标号：1为Si衬底，2为PMA,3为LOR。 具体实施方式 [0012]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。凡是对实例中的工艺参数进 行了简单的改变，都属于本发明保护范围之内。 [0013]实施例仿蝴蝶磷翅表面微纳结构的制备。 [0014]制备仿蝴蝶磷翅表面的多层树状微纳结构的工艺流程如图1。洁净的Si基底表 面旋涂一层黏附剂HMDS,再以一定转速旋涂上PMMA层，烘胶后，继续旋涂LOR层并再次烘 胶，两种胶的厚度按照设计的要求决定。按照同样的过程重复旋涂这两种光刻胶层若干个 周期，最后旋涂一层PMMA层，对得到的样品进行电子束曝光。曝光后，用PMMA显影液和LOR 显影液对多层胶进行交替显影，溶解掉被曝光的PMMA和间隔层LOR,直到最后一层LO被显 影。最终就得到了仿蝴蝶磷翅表面微纳结构。具体工艺步骤说明如下： (1)准备洁净的Si基片： (2)在Si基底上以4000rpm转速旋涂HMDS; (3)以2500rpm转速旋涂浓度为2.5%PMMA-350K溶液，放入180℃烘箱烘胶1h,得 到厚度为80nm的PMMA层； (4)以3000rpm转速旋涂L0R-1A溶液，放入180℃烘箱烘胶20min,得到厚度为120 nm的LOR层； (5)重复步骤(3)、(4)4个周期： (6)以2500rpm转速旋涂浓度为2.5%PMMA-350K溶液，放入180℃烘箱烘胶1h; (7)对样品进行电子束曝光，曝光图形为光栅线条或方块阵列； (8)用四基二戊酮(MIBK)的异丙醇(IPA)溶液作为PMMA的显影液，在23℃下对最上 层的PMMA显影1min,用IPA漂洗Imin; (9)用50%CD-26溶液作为L0R层显影液，在23摄氏度下对L0R层显影1min,用去离 子水漂洗1min; (10)重复步骤(8)、(9)3个周期，再对最底层PMMA显影一次，得到仿蝴蝶磷翅表面微 纳结构。 4
CN104934303A 说明书附图 1/2页 出B 图1 图2 图3 in 图4 5
CN104934303A 说明书附图 2/2页 图5 年 中出甲 图6 年 2 3 图7 图8 6