[發(fā)明專利]印花轉(zhuǎn)印刻蝕

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580039211.5
• 申請(qǐng)日: 2005-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN101061432A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉爾夫·G·努若;威廉·R·蔡爾茲;邁克爾·J·莫特拉;李健在
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊利諾斯大學(xué)理事會(huì)
• 主分類號(hào): G03F7/00
• 分類號(hào): G03F7/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 梁興龍;武玉琴

聯(lián)邦政府資助的研究或發(fā)展

本申請(qǐng)的主題部分地享受美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金(NSF)授予第CHE 0097096號(hào)；美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)授予第FA8650-04-C-7101 號(hào)；以及美國(guó)能源部(DOE)授予第DEFG02-91ER45439號(hào)資助。政府對(duì) 本發(fā)明擁有一定權(quán)利。

背景技術(shù)

軟刻蝕是微制造中通用的一種圖案化技術(shù)，用于制造微結(jié)構(gòu)。這種 技術(shù)使用圖案化的彈性體將圖案從母模轉(zhuǎn)印到基底上。圖案化的彈性體 例如可以用作轉(zhuǎn)印物質(zhì)的印章、用作被物質(zhì)填充的模具或用作用來(lái)在基 底上選擇性沉積和/或從基底上選擇性去除材料的掩模。參見，例如，Xia， Y.和Whitesides，G.M.Annu.Rev.Mater.Sci.(1998)28：153-184。

與此不同的是，常規(guī)光刻利用剛性光掩模使光致抗蝕劑層圖案化， 然后在后續(xù)的蝕刻和沉積步驟中，圖案化的光致抗蝕劑保護(hù)圖案下方的 材料。軟刻蝕與常規(guī)光刻相比有多種優(yōu)點(diǎn)。軟刻蝕可以在單一沉積步驟 中產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)和非平面結(jié)構(gòu)，而不需要逐步組裝各層。由于彈性體的 機(jī)械柔韌性，非平面基底可以圖案化。可以使用比光刻所用更大范圍的 材料進(jìn)行各種軟刻蝕技術(shù)，并且軟刻蝕中所用的材料和技術(shù)通常成本更 低。由于這些優(yōu)點(diǎn)，軟刻蝕被證實(shí)適用于多種應(yīng)用，包括集成光學(xué)、微 電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)、微流體學(xué)和用于使諸如蛋白、核酸和細(xì)胞等生物材料 圖案化。

在一個(gè)例子中，圖案化的彈性體印章可以與基底接觸，形成可具有 二維或三維圖案的通道。然后可以使用用于固態(tài)物質(zhì)如聚合物或陶瓷的 液態(tài)前體填充通道。通道也可用于混合不同的流體物質(zhì)，從而用作微反 應(yīng)器或微分析工具。使用這種技術(shù)形成固態(tài)圖案化結(jié)構(gòu)被稱作 Micromolding?In?Capillaries(毛細(xì)微模塑法)或“MIMIC”。這種技術(shù)的缺點(diǎn) 包括需要圖案連續(xù)，以填充整個(gè)圖案。此外，通道必須足夠大以適應(yīng)用 于填充圖案的液體的粘度，從而可能會(huì)限制得到的分辨率。

在另一個(gè)例子中，可以使用物質(zhì)涂布圖案化的彈性體印章，然后與 基底接觸。去除印章使得印章圖案中的物質(zhì)沉積在基底。這樣轉(zhuǎn)印的物 質(zhì)用作在基底上印刷的油墨。這種技術(shù)被稱作微接觸印刷或“μCP”，可用 于形成不連續(xù)的圖案，并可以形成分辨率高于MIMIC的圖案。微接觸印 刷的應(yīng)用通常涉及到添加型刻蝕，這種刻蝕在圖案化的油墨上或在露出 的基底上選擇性沉積另一種物質(zhì)。這種技術(shù)的缺點(diǎn)包括可以用作基底和 用作油墨的材料范圍受限。

在另一個(gè)例子中，圖案化的彈性體膜可被涂布到基底上。然后這種 膜用作掩模，以選擇性去除露出的基底(去除型刻蝕)，或用于添加型刻蝕。 取決于膜和基底所用的材料，它們之間的可逆結(jié)合可用于在所需的微制 造過(guò)程中穩(wěn)定膜，并且一旦達(dá)到預(yù)期目的就去除膜。這種技術(shù)的缺點(diǎn)包 括極難涂布、去除和處理彈性體薄膜。此外，膜必須是連續(xù)的，并且不 能用于使不連續(xù)形狀和圖案成像。

因此，需要提供一種改進(jìn)的軟刻蝕技術(shù)，這種技術(shù)可用于在平面和 非平面基底上形成連續(xù)或不連續(xù)的、二維或三維的圖案，并且圖案可以 是通道形式或用于添加型和去除型刻蝕的掩模。還優(yōu)選的是，這些圖案 可以形成在大范圍的物質(zhì)上，并且可以使用大范圍的物質(zhì)形成這些圖案， 而不需要精細(xì)處理所涉及到的材料。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，提供一種制造微結(jié)構(gòu)的方法，包括： 選擇性活化含硅彈性體的部分表面，使所述活化部分與物質(zhì)接觸，以及 使所述活化部分與物質(zhì)結(jié)合，使得所述活化部分和與所述活化部分接觸 的物質(zhì)不可逆地連接。

這些實(shí)施方案可以包括如下的方法，其中所述選擇性活化包括部分 地覆蓋所述表面，以提供所述表面的被保護(hù)部分和所述表面的未被保護(hù) 部分，以及對(duì)所述未被保護(hù)部分進(jìn)行活化處理。這些實(shí)施方案還可以包 括如下的方法，其中所述進(jìn)行活化處理包括用UV射線照射所述未被保 護(hù)部分。這些實(shí)施方案還可以包括如下的方法，其中所述部分地覆蓋所 述表面包括在所述含硅彈性體的表面上配置掩模。所述掩模包括UV-不 透明部和UV-透明部的圖案并包括在所述UV-不透明部下的間隔材料， 以及所述表面的未被保護(hù)部分在所述UV-透明部之下并與其分開。