[發明專利]一種聚合物納米通道的制作方法

有效

• 申請號: 201210447091.4
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102910575A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 周杰;郭進;馮俊波;滕婕;王俊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所;合肥公共安全技術研究院
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 胡敏

技術領域

本發明涉及的是一種納米流體通道的制作方法，尤其涉及的是一種聚合物納米通道的制作方法。

背景技術

納米通道結構以其結構存在的尺寸效應、比表面積效應等獨特的物理化學性質，與納米通道相關的基礎及技術應用研究得到了廣泛關注，特別為生物分子監測和分離、環境監測等提供了一種新的手段。隨著對流體的理論不斷深入研究及微納加工技術的不斷發展，一些納米通道的相關技術已經在DNA測序、藥物釋放、環境監測等眾多領域得到了廣泛應用。

納米流體通道的主要加工技術有：傳統光刻技術與鍵合技術的結合以及基于彈性材料模具的納米壓印技術。到目前為止，主要有兩大類方法用來制作納米通道，一種方法就是利用電子束光刻技術或者聚焦離子束技術在抗蝕劑材料上獲得納米通道的溝槽結構，然后利用鍵合技術將獲得后的納米通道進行密封鍵合。另一種較為常用的方法就是納米壓印技術，納米壓印技術就是利用具有納米尺寸的結構模具來擠壓受熱的聚合物材料，從而將模具的納米圖形復制到聚合物材料上，然后將納米壓印技術制作的納米溝槽結構密封鍵合，最終完成納米流體通道的制作。

但是利用上述光刻技術及納米壓印技術結合鍵合來實現納米流體通道的制作在最終的應用過程中都會出現一些問題，例如聚合物流體通道鍵合工藝會導致納米通道結構堵塞，影響其應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種聚合物納米通道的制作方法，利用液體表面張力進行通道密封，無需現有技術的鍵合工藝。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

（1）在清洗后的襯底上旋轉涂覆抗蝕劑，獲得抗蝕劑層；

（2）烘烤除去抗蝕劑溶劑；

（3）通過曝光和顯影，獲得成對的納米線條結構；

（4）用清洗液清洗納米線條結構，待清洗液在空氣中完全揮發后，納米通道制作完成。

本發明使用的抗蝕劑是具有超高分辨的正性抗蝕劑，其顯影液是4-甲基-2-戊酮和異丙醇的混合物，其常用體積配比是1:3。

曝光劑量是獲得納米結構尺寸的重要工藝參數之一，本發明為實現高寬比的納米結構，曝光劑量的選擇與納米結構高度及抗蝕劑的靈敏度有關。

所述步驟（1）中，旋轉涂覆包括先低轉速旋轉再高轉速旋轉，所述低轉速為500轉/s～1000轉/s，涂覆時間為10s～60s，高轉速旋轉為1500轉/s～3000轉/s，涂覆時間為10s～60s，獲得抗蝕劑層的厚度為0.3μm～5μm。

在標準的MEMS或者半導體工藝中，為了獲得一定厚度的抗蝕劑涂覆層，通常的旋涂工藝可以分為兩步，第一步是低速旋轉，通過此步工藝，在襯底表面獲得一層較為均勻的抗蝕劑層，第二步就是根據所使用抗蝕劑的粘度和所要實現的厚度來選擇高速的轉速，通過此步工藝可以得到所要的抗蝕劑厚度。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟（1）中，襯底為硅襯底，抗蝕劑為聚甲基丙烯酸甲酯。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟（2）中，在180℃的熱臺上烘烤1～3min。

所述步驟（3）中納米線條結構的線寬為50nm～200nm，均為凸起結構，高度為300?nm～5μm。

作為本發明的優選方式之一，所述步驟（4）中，清洗液與抗蝕劑的接觸角小于90°。

本發明使用的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）抗蝕劑與清洗液異丙醇是浸潤的，所以可以推斷兩者的接觸角是小于90°。

作為本發明的優選方式之一，所述清洗液為異丙醇或水。

本發明中，抗蝕劑的選擇應該根據抗蝕劑本身的性質來決定。選擇的抗蝕劑與襯底具有較好的粘附性，在后續清洗液自然干燥工藝過程中不會從沉底材料上脫落，抗蝕劑涂覆時不需要再對襯底進行處理來提高其與抗蝕劑之間的粘附性。

清洗液的選擇應該根據納米線條結構的抗蝕劑性質來決定。在微納加工工藝中，較為常用的清洗液為醇類和去離子水，抗蝕劑與之具有較好的浸潤性，清洗液與抗蝕劑的接觸角要小于90度。

本發明相比現有技術具有以下優點：本發明利用液體表面張力進行通道密封，無需現有技術的鍵合工藝，從而不會出現流體在通道中的堵塞等現象，與電子束光刻技術相比，降低了加工成本。

附圖說明

圖1是本發明內部存在清洗液的結構示意圖；

圖2是本發明形成封閉通道的結構示意圖；

圖3是圖2的橫截面示意圖。

具體實施方式