[发明专利]弹性体的连续收缩——一种产生微米和纳米结构的简单微型化方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2005年5月27提交的美国临时申请，申请号为60/685,210的根据35 USC 119(e)的优先权，在此引用其全部内容作为参考。

声明有关联邦资助的研究与发展

本发明是在政府支持下做出的，来自国家标准与技术研究所(theNational Institute of Standards and Technology)资助(或契约)号为60NANBID0072和来自国家科学基金会(the National ScienceFoundation)资助(或契约)号为CHE 0244830的研究基金。美国政府拥有本发明的权利。

技术领域

本申请涉及一种在微米或纳米级中材料和成分形成图案的方法，具体地说，本发明涉及一种实现图案微型化的同时增加图案密度的方法。

背景技术

微米或者纳米级的形成图案(patterning)的材料在许多科学和技术领域里都是所希望的，例如在光学领域里用于波长可调激光器的光栅(Lawrene et al.，2003)，在电子学领域内的窄栅宽晶体管(Arias，etal.2004)，以及便携式生物传感器(Su et al，2003)。这些方面的应用要求不仅包括有源元件的小尺寸，而且还包括有助于产量估计和增加设备效率的大图案密度。

以减少的尺寸在指定的位置将多成分形成图案常常遇见困难。微图案通常需要多个印章和配准步骤或者三维印章结构的精密设计，以让那些化学制剂流体流动到指定的位置(Tien et al.，2002)。多成分图案的应用包括非二进制光学显示(non-binary optical displays)和微分离器件。当需要纳米尺寸部件时，上述制造方法预期会极端复杂。

在照相平板印刷技术(photolithography)中，通过连续地照射穿过不同位置的掩模的光敏试剂来制造生物探针的微阵列(Fodor et al.1991，Kane et al.，1999，and Buesa et al.，2004)。尽管照相平板印刷技术用实例证明有潜力去不断地打破分辨率极限(Levenson et al.，1993)，但仪器的高成本和各种原料的集成困难限制了它的广泛应用。扫描探针光刻技术(Xu et al.，1999，Liu et al.，2000，Piner et al.1999)在制造和表征纳米结构方面能够提供高空间精度；然而，这个方法有着低生产量的缺陷。下一代光刻技术例如软光刻技术(Wilbur et al.，1994，Kumar et al.，1995，Xia et al.，1998，Kane et al.，1999)和压印技术(Chou et al.，1996 Bailey et al.2002)通常具有同样的特点：低成本和高分辨率。然而，这些方法也和制造图案的1X技术一样有名，制造的图案是铸造模具专门的负像和正像复制，因而图案尺寸和密度都是不可调节的。

微光刻技术已经达到成熟的水平，因此多成分和复杂的微观结构能被高产量地制造。可选地，光刻技术例如软光刻技术(Chiu et al，2000 et al.，2000，Wilbur et al.，1994，Kumar et al.，1995，Xia et al.，1998，Tien et al.，2002 and Chen et al.，2003)和写(writing)技术(Hong et al.，1999，Xu et al.，2000 Sirringhaus et al.，2000，Liu et al.，2000，and Bullenet al.，2004)已经在包括不平滑表面的多种材料上制造出分层的微结构。由于在步骤之间掩模制造和校准的精度要求，进一步微型化是无意义的。

虽然微细加工相对地建立起来，但生产高密度的多成分微米和纳米结构现在仍然很难。这种工艺经常需要连续地运用微米和纳米光刻技术，以及在微型化期间各成分的精确校准逐渐地变得更具有挑战性(Fodor et al.，1991，Hong et al.，1999，Chiu et al.，2000，Su et al.2003，Zaugg et al，2003)。因而需要简单的、成本低的方法来微型化包括多成分和特征的微结构

发明内容

在一个优选实施例中，通过首先获得拉伸的弹性体来制造微结构或纳米结构。然后在拉伸的弹性体上制造图案。拉伸的弹性体被允许松弛去转换图案，以制造微结构或纳米结构。