[发明专利]一种聚合物平面纳米沟道制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳流控芯片制造技术领域，涉及一种聚合物平面纳米沟道的 制作方法，应用在生命科学、医学、分析化学等领域。

背景技术

微纳流控芯片技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域 之一，是未来生命科学、化学科学与信息科学发展的重要技术平台。微纳流控 芯片在微型化、集成化和便携化方面的优势为其在生物医学、药物合成筛选、 环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物战剂的侦检等众多领域的应用提 供了极为广阔的前景。纳米沟道制作技术是微纳流控芯片技术的基础和源头， 正受到国内外许多专家学者的高度重视。沟道的横截面在宽度和深度两个方向 上，尺寸均小于100纳米，称为二维纳米沟道；如只是在其中一个方向上小于100 纳米，而另一个方向上大于100纳米，则称为平面纳米沟道。目前已报道的聚合 物平面纳米沟道制作方法主要有：激光或粒子束直写法、纳米热压或热压成形、 牺牲层腐蚀法。激光或粒子束直写法需要昂贵的专用设备；纳米热压或热压成 形同样需要专用设备，而且还需要制作昂贵的图形转移模板；牺牲层腐蚀法所 需设备相对简单，但往往工艺过程复杂、制作周期长。

发明内容

本发明的目的是克服现有制作方法的缺陷，提供一种不需要昂贵的专用设 备，操作简单、快速，制作成本低廉的聚合物平面纳米沟道制作方法。本发明 提出的聚合物平面纳米沟道制作方法，采用的是标准的紫外光刻工艺和化学湿 法腐蚀工艺与一种等离子体刻蚀工艺相结合，而且等离子体刻蚀是在一台价格 低廉、操作简便的等离子体清洗机上完成的，不需要为实现聚合物刻蚀而购买 昂贵且操作复杂的反应离子刻蚀(Reactive ion etching，RIE)或感应耦合等离子 体(Inductively coupled plasma，ICP)刻蚀设备。

本发明采用的技术方案是：一种聚合物平面纳米沟道制作方法，首先基于标 准的紫外光刻和化学湿法腐蚀技术在聚合物基片上制作出线宽为微米级的金属 掩蔽图形，然后利用一台等离子体清洗机对暴露在外的聚合物进行氧气等离子 体刻蚀，通过设定刻蚀时间，便可以精确控制聚合物纳米沟道的刻蚀深度；制 作方法如下：

(1)利用磁控溅射台在聚合物基片上溅射一层厚度约为80nm的铜薄膜；

(2)利用匀胶机在铜薄膜表面旋涂一层正性光刻胶，并在55℃的热板上前烘1 小时；

(3)利用紫外光刻机对光刻胶曝光30秒，显影后再次放到55℃的热板上后烘1 小时；

(4)以光刻胶为掩蔽层，利用浓度为2.5％的硝酸溶液对暴露在外的铜薄膜进行 腐蚀，得到铜掩蔽图形；

(5)对光刻胶进行整体紫外曝光120秒，然后放入浓度为0.5％的氢氧化钠溶液 中，去除光刻胶；

(6)将带有铜掩蔽图形的聚合物基片放入等离子体清洗机中，进行氧气等离子 体刻蚀；其中，等离子体清洗机的射频功率设置为60W，腔室压力设置为 200Pa，通过设定刻蚀时间，便可以精确控制纳米沟道的刻蚀深度；

(7)利用浓度为2.5％的硝酸溶液去除铜掩蔽图形，便得到了聚合物平面纳米沟 道。

本发明的显著效果是能够利用标准的紫外光刻和化学湿法腐蚀技术与一台 普通的等离子体清洗机相配合便可以实现聚合物平面纳米沟道的制作，整个制 作过程简单、周期短、成本低。

附图说明

图1是溅射铜薄膜，图2是光刻，图3是化学腐蚀铜薄膜，图4是去除光刻胶， 图5是等离子体刻蚀聚合物，图6是去除铜薄膜。其中：1-聚合物基片，2-铜薄膜， 3-光刻胶，a-光刻胶图形，b-铜掩蔽图形，c-聚合物纳米沟道。

图7是纳米沟道刻蚀深度与刻蚀时间关系图，其中：横坐标为时间，单位为 分钟，纵坐标为深度，单位为纳米。

图8是纳米沟道扫描电镜照片，其中：c-聚合物纳米沟道。

具体实施方式