(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211283366.5 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 中国科学院物理研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村南 三街8 号 (72)发明人 耿广州　李俊杰　 (74)专利代理 机构 北京泛华伟业知识产权代理 有限公司 1 1280 专利代理师 郭广迅 (51)Int.Cl. B81C 1/00(2006.01) B82Y 40/00(2011.01) G03F 7/20(2006.01) (54)发明名称 多级微纳结构及其制备方法与应用 (57)摘要 本发明提供一种多级微纳结构及其制备方 法与应用， 包括： ( 1)在初始衬底表面制备牺牲 层； (2)在牺牲层表面制备多层电子束抗 蚀剂， 其 中， 相邻两层电子束抗 蚀剂的灵敏度不同； (3)对 多层电子束 抗蚀剂进行电子束曝光、 显影、 定影， 得到多级微纳抗蚀剂结构， 其中， 相邻两层电子 束抗蚀剂的曝光图形和曝光剂量不同； (4)填充 多级微纳抗 蚀剂结构， 并在 多级微纳抗蚀剂结构 的顶层形成一层薄膜； (5)去除牺牲层， 将牺牲层 以上部分上下翻转并转移至目标衬底上， 去除残 留的电子束抗蚀剂， 可选地去除薄膜， 得到多级 微纳结构。 本发 明的方法只需要一次曝光和薄膜 沉积， 且制得的多级微纳结构在微流控器件、 光 电子器件等领域有广阔的应用前 景。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115520833 A 2022.12.27 CN 115520833 A 1.一种制备多 级微纳结构的方法， 包括以下步骤： (1)在衬底 表面制备牺牲层； (2)在所述牺牲层表面制备多层电子束抗蚀剂， 其中， 相邻 两层电子束抗蚀剂的灵敏度 不同； (3)对所述多层电子束抗蚀剂进行电子束曝光、 显影、 定影， 得到多级微纳抗蚀剂结构， 其中， 相邻两层电子束抗蚀剂的 曝光图形和曝光剂量 不同； (4)将步骤(3)得到的多级微纳抗蚀剂结构通过原子层沉积法沉积薄膜来填充， 并在其 多层电子束抗蚀剂的表面上 形成薄膜； (5)将步骤(4)得到的多级微纳抗蚀剂结构的牺牲层去除， 然后将其牺牲层以上部分上 下翻转并转移至目标衬底上， 去除剩余的电子束抗蚀剂， 并且可选地去除部分或全部被翻 转至底部的薄膜， 得到所述多 级微纳结构。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中， 步骤(1)中， 所述衬底为刚性衬底； 优选地， 所述刚性衬底为硅片、 石英和蓝宝石中的至少一种； 优选地， 所述牺牲层的厚度为20 ‑200nm； 优选地， 所述牺牲层为水 溶性导电胶层、 SiO2层和金属层中的至少一种； 优选地， 所述金属层为铝 层和/或铬层。 3.根据权利要求1所述的方法， 其中， 步骤(2)中， 所述电子束抗蚀剂为MAA、 PMMA和 ZEP520中的至少一种； 优选地， 任意 一层电子束抗蚀剂的厚度为10 0‑1500nm， 优选为10 0‑500nm。 4.根据权利要求1所述的方法， 其中， 步骤(3)中， 所述电子束曝光在以下条件下进行： 曝光电压为10 ‑100KeV， 光阑为5 ‑50μm， 任意一层电子束抗蚀剂的曝光剂量为50 ‑1500μC/ cm2； 优选地， 所述曝光图形的尺寸 为50‑5000nm。 5.根据权利要求1所述的方法， 其中， 步骤(4)中， 所述沉积薄膜在小于等于任一所述电 子束抗蚀剂的玻璃化温度的温度下进行； 优选地， 所述 沉积薄膜在80 ‑120℃的温度下进行； 优选地， 所述薄膜由氧化物形成； 优选地， 所述氧化物为氧化 钛、 氧化铝和氧化 铪中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的方法， 其中， 步骤(5)中， 所述将步骤(4)得到的多级微纳抗蚀 剂结构的牺牲层去除通过包括以下步骤的方法进行： 将步骤(4)得到的多级微纳抗蚀剂结 构置于牺牲层溶解液中， 以分离所述衬底和所述多 级微纳抗蚀剂结构的牺牲层以上部分； 优选地， 所述牺牲层溶解液为水、 BOE溶 液和金属腐蚀液中的至少一种； 优选地， 所述目标衬底为刚性衬底或柔 性衬底； 优选地， 所述刚性衬底为硅片、 石英和蓝宝石中的一种； 优选地， 所述 柔性衬底为聚酰 亚胺薄膜、 P DMS薄膜和纤维布中的一种。 7.根据权利要求1所述的方法， 其中， 步骤(5)中， 所述去除剩余的电子束抗蚀剂通过氧 等离子体法和/或臭 氧氧化法进行； 优选地， 所述去除部分或全部被翻转至底部的薄膜通过感应耦合 等离子刻蚀法进行； 优选地， 所述刻蚀在以下 条件下进行： CHF3流量为10‑50sccm或Cl2流量为2‑20sccm；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115520833 A 2Ar气流量为2‑20sccm； RF功率为10‑200W； ICP功率为400‑1500W； 刻蚀压强为5 ‑100mTorr； 刻蚀温度为20 ‑60℃； 刻蚀时间为10 ‑200s。 8.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述方法还包括以下步骤： 在步骤(1)之前， 对所 述衬底进行表面清洁处 理； 优选地， 所述清洁处理通过包括以下步骤的方法进行： 将所述衬底依次用丙酮、 异丙醇 和去离子水超声清洗 5‑10min， 清洗后干燥。 9.一种由权利要求1 ‑8中任意一项所述的方法制得的多 级微纳结构。 10.一种权利要求9所述的多级微纳结构在表面等离激元、 生物医学检测、 微流控器件、 力学器件以及光电子器件中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115520833 A 3