一种基于氧气等离子体蚀刻的PS小球循环刻蚀工艺的制作方法

技术特征：
1.一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对衬底进行清洗，干燥后备用；步骤2，在干燥后的衬底上沉积单层ps小球；步骤3，将沉积单层ps小球的衬底置于氧气等离子体蚀刻机的真空腔室内，设定氧气气体流量为40 sccm，腔室气体压强为2mtorr，氧气等离子体激发功率为0.5kw；步骤4，预设单位蚀刻周期t0为连续的15秒氧气等离子体激发时间与30秒停止激发时间，通过所使用的单位蚀刻周期的数量n来控制总体蚀刻时长t，蚀刻总时长t = n*15秒，所使用的n的数量对于400-450nm、600-650nm、750-800nm直径的ps小球使用最多不超过14、22、28次；步骤5，取出衬底，蒸镀金属层，祛除ps小球以及残留物后，进行有机溶剂清洗和干燥处理，完成模板转移后，可用于微纳结构的制造。2.根据权利要求1所述的一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，步骤1中所述衬底为硅、石英、玻璃、gaas、inp、或al2o3半导体晶圆衬底。3.根据权利要求1所述的一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，步骤1中所述清洗步骤为：将衬底依次置于丙酮、异丙醇和去离子水中，并使用室温超声波水浴辅助清洗；所述干燥为衬底置于氮气环境中加热至105℃，保持5分钟。4.根据权利要求1所述的一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，步骤2中沉积单层ps小球采用的方法为提拉法：将5μl的10%重量百分比的ps小球均匀滴在装有150ml的去离子水的口径为15cm的玻璃培养皿的液体表面；静置十分钟后，滴入5μl的2%的十二烷基硫酸钠溶液，对表面形成的松散单层ps小球进行挤压，形成致密堆积的单层ps小球膜；将衬底置于溶液中，移至该层致密堆积的单层ps小球膜之下，向空气中提拉，将该层附着于衬底之上；空气中静置15分钟，待水分蒸发后，即得到沉积了致密堆积的单层ps小球衬底。5.根据权利要求1所述的一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，步骤3中所述氧气等离子体蚀刻机为等离子体激发功率范围500w-2500w的电子回旋共振等离子体蚀刻机或范围在100w-200w的高功率射频等离子体蚀刻机。6.根据权利要求1所述的一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，步骤5中金属层的金属材料为铝，铬，钛，金，银或钯。7.根据权利要求1所述的一种基于氧气等离子体蚀刻的高质量ps小球循环刻蚀工艺，其特征在于，步骤5中所述有机溶剂清洗的步骤为：将衬底置于有机溶剂中，并辅以不少于十分钟的低功率超声水浴清洗，所述有机溶剂为二氯甲烷或甲苯。

技术总结
本发明公开了一种基于氧气等离子体蚀刻的PS小球循环刻蚀工艺，包括如下步骤：对衬底进行清洗干燥；在衬底上沉积单层PS小球；将其置于氧气等离子体蚀刻机的真空腔室内，设定相关工艺参数；预设单位蚀刻周期为连续的15秒氧气等离子体激发时间与30秒停止激发时间，使用的单位蚀刻周期的数量为N，蚀刻总时长T=N*15秒；取出衬底，蒸镀金属层，进行有机溶剂清洗和干燥处理，完成模板转移后，可用于微纳结构的制造。本发明解决了传统PS小球蚀刻过程中PS小球易融化所导致的PS小球光刻易失效、模板转移困难、PS小球残留物难以祛除等系列难题，通过实现高质量PS小球蚀刻工艺，来实现更为复杂精细的微纳结构制造。细的微纳结构制造。细的微纳结构制造。


技术研发人员：李泽宇 刘向 陶治 郭金宁 凡可 沈中坤 陈玄申 高涵博
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2021.09.03
技术公布日：2022/1/10