专利名称：纳米粒子的制备方法
技术领域：
本发明是关于纳米材料的制备方法，尤其是关于纳米粒子的制备方法。
背景技术：
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指粒径在1～100纳米间的粒子，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型的介观系统，具有表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应。当宏观物体被细分为纳米粒子后，其光学、热学、电学、磁学、力学及化学方面的性质将会有显著的改变，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域。
纳米粒子的制备方法大致可分为三类，第一类是气相凝结法(Gas-Condensation Method)，其包括物理气相沉积法和化学气相沉积法，其中，物理气相沉积法是通过热、电子束、电浆、激光束等高密度能量源，将原料于低压环境中熔融蒸发，再使其冷凝于低温基材的表面；化学气相沉积法是将反应性气体通入化学气相沉积炉中，经过热源、电浆区或光源等活化区，使气体进行反应产生欲得的元素或化合物纳米粒子；第二类为机械合成法，即以高能量球磨方式，利用磨球将粗大的原料粉末加以塑性变形，使原料破裂后再接合，经由不断的重复同样的过程直至达到合金化的目的，并产出纳米尺寸的粒子；第三类为化学还原法(Chemical Reduction Method)，是将各种具氧化态的金属离子的化学溶液，以还原剂将金属离子还原成零价金属纳米粒子。
但是，上述方法获得的纳米粒子，由于是通过随机成长的方式获得，其纳米粒子形状不确定且难以控制，且其粒径也是随机分布，无法获得预定的大小和形状。
有鉴于此，提供一种大小和形状可控的纳米粒子的制备方法实为必要。
发明内容为解决先前技术的纳米粒子的大小和形状随机分布的问题，本发明的目的是提供一种大小和形状可控的纳米粒子的制备方法。
为实现本发明的目的，本发明提供一种纳米粒子的制备方法，其包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一牺牲层；在该牺牲层上形成一欲制备成纳米粒子的材质层；在该材质层上形成一光阻剂层；将所需的纳米图样转印于光阻剂层；将材质层蚀刻出所需的纳米图样；除去光阻剂层和牺牲层，过滤出纳米粒子。
与现有技术相比较，本发明是利用深次微米微影蚀刻技术制备纳米粒子，由于该方法所获得的纳米粒子是由微影蚀刻所控制，故可确保该纳米粒子具有预定的形状和大小，且其形状和大小的单一性也非常高。
图1是本发明纳米粒子的制备方法流程图。
图2是本发明实施例中对光阻剂层进行曝光的示意图。
图3是本发明实施例中光阻剂层显影定影后的示意图。
图4是本发明实施例中对材质层微影蚀刻后的示意图。
图5是本发明实施例中除去光触媒层和牺牲层的装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
请先参阅图1，是本发明的纳米粒子的制备方法流程图，其包括以下步骤步骤11，提供一基底6；步骤12，在基底6上形成一牺牲层5；步骤13，在牺牲层5上形成一欲制备成纳米粒子的材质层4；步骤14，在材质层4上形成一光阻剂层3；步骤15，将所需的纳米图样转印于光阻剂层3；步骤16，将材质层4蚀刻出所需的纳米图样；步骤17，除去光阻剂层3和牺牲层5，过滤出纳米粒子。
请一并参阅图2至图5，对本发明所提供的纳米粒子的制备方法进一步详细说明。
步骤11，提供一基底6。本实施例中使用石英片作为基底6，其直径为5.08厘米，厚350微米。
步骤12，在基底6上形成一牺牲层5。牺牲层5可选用热塑性酚醛树脂、光活化性化合物或环化胶添加芳香族(Phenol Base)等光阻剂材料，其厚度为数十到数百纳米，本实施例中选用光活化性化合物。其是将光活化性化合物洒在基底6上，经旋转涂覆法(Spin Coating)，使光活化性化合物均匀的涂布在基底6表面而形成。
步骤13，在牺牲层5上形成一欲制备成纳米粒子的材质层4。材质层4可选用硅、金、银、铝、铜、铁、锌、铬、镍、钴等材料，本实施例中选用铝，其厚度为数十到数百纳米，其形成可采用蒸镀法或分子束磊晶成长法。
步骤14，在材质层4上形成光阻剂层3。光阻剂层3可选用热塑性酚醛树脂、光活化性化合物或环化胶添加芳香族的材料，本实施例中选用光活化性化合物。其是将光活化性化合物洒在材质层4上，经旋转涂覆法，使光活化性化合物均匀的涂布在材质层4表面而形成。
步骤15，将所需的纳米图样转印于光阻剂层3。首先，通过相位光栅自我干涉(Self Interference/Tablot Effect)或深紫外光扫描步进机(DUVScanner/Stepper)对光阻剂层3进行曝光，使预先设计好的纳米图样(如长方线形、圆形、准方形及三角形等)完整的传递到光阻剂层3上。在此步骤中，要确保掩模2高精度且无缺陷。掩模2由平坦且透明的石英板21和覆盖在其表面的铬膜22(厚度约80～100纳米)构成。然后，通过显影定影制程，将该纳米图样成像于光阻剂层3。
步骤16，将材质层4蚀刻出所需的纳米图样。对应于不同的材质层4材料，选用不同的蚀刻剂。在本实施例中，是使用磷酸、硝酸、乙酸及水作为蚀刻剂的湿式蚀刻法(Wet Etching)、或使用四氯化碳或三氯化硼及氯气或四氯化硅作为蚀刻剂的干式蚀刻法(Dry Etching)将材质层4蚀刻出所需的纳米图样。
步骤17，除去光阻剂层3和牺牲层5，过滤出纳米粒子。将基底6(含光阻剂层3、材质层4及牺牲层5)放入装有显影剂8的清洗容器7中，显影剂8可选用氢氧化四甲基铵(TMAH)或氢氧化四乙基铵(TEAH)等，本实施例中选用氢氧化四甲基铵，清洗容器7带有阀门9，阀门9还设有过滤装置(图未示)以容许溶液流过而限制其中的纳米粒子通过，要确保显影剂8的液面高过牺牲层5，通过氢氧化四甲基铵除去光阻剂层3和牺牲层5后，打开阀门9，将溶液导入接收容器10中，从而，在清洗容器7中便可获得预定形状和大小的纳米粒子。
权利要求
1.一种纳米粒子的制备方法，其特征在于包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一牺牲层；在该牺牲层上形成一欲制备成纳米粒子的材质层；在该材质层上形成一光阻剂层；将所需的纳米图样转印于光阻剂层；将材质层蚀刻出所需的纳米图样；除去光阻剂层和牺牲层，过滤出纳米粒子。
2.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述基底为石英基底。
3.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述牺牲层包括热塑性酚醛树脂、光活化性化合物或环化胶中添加芳香族的材料。
4.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述光阻剂层包括热塑性酚醛树脂、光活化性化合物或环化胶中添加芳香族的材料。
5.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述材质层包括硅、金、银、铝、铜、铁、锌、铬、镍、钴。
6.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述光阻剂层是通过旋转涂覆法形成于材质层表面。
7.如权利要求3所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述牺牲层是通过旋转涂覆法形成于基底表面。
8.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述材质层的形成方法包括蒸镀法或分子束磊晶成长法。
9.如权利要求1所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述纳米图样转印于光阻剂层包括将光阻剂层进行曝光及显影定影。
10.如权利要求9所述的纳米粒子的制备方法，其特征在于所述将光阻剂层进行曝光包括相位光栅自我干涉法或深紫外光扫描步进机法。
全文摘要
本发明提供一种纳米粒子的制备方法，其包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一牺牲层；在该牺牲层上形成一欲制备成纳米粒子的材质层；在该材质层上形成一光阻剂层；将所需的纳米图样转印于光阻剂层；将材质层蚀刻出所需的纳米图样；除去光阻剂层及牺牲层，过滤出纳米粒子。本发明是利用深次微米微影蚀刻技术制备纳米粒子，由于该方法所获得的纳米粒子是由微影蚀刻所控制，故可确保该纳米粒子具有预定的形状和大小，且其形状和大小的单一性也非常高。
文档编号B22F9/00GK1628927SQ20031011757
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月19日 优先权日2003年12月19日
发明者张仁淙 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司