[发明专利]一种聚合物纳米通道的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米流体通道的制作方法，尤其涉及的是一种聚合物纳米通道的制作方法。

背景技术

纳米通道结构以其结构存在的尺寸效应、比表面积效应等独特的物理化学性质，与纳米通道相关的基础及技术应用研究得到了广泛关注，特别为生物分子监测和分离、环境监测等提供了一种新的手段。随着对流体的理论不断深入研究及微纳加工技术的不断发展，一些纳米通道的相关技术已经在DNA测序、药物释放、环境监测等众多领域得到了广泛应用。

纳米流体通道的主要加工技术有：传统光刻技术与键合技术的结合以及基于弹性材料模具的纳米压印技术。到目前为止，主要有两大类方法用来制作纳米通道，一种方法就是利用电子束光刻技术或者聚焦离子束技术在抗蚀剂材料上获得纳米通道的沟槽结构，然后利用键合技术将获得后的纳米通道进行密封键合。另一种较为常用的方法就是纳米压印技术，纳米压印技术就是利用具有纳米尺寸的结构模具来挤压受热的聚合物材料，从而将模具的纳米图形复制到聚合物材料上，然后将纳米压印技术制作的纳米沟槽结构密封键合，最终完成纳米流体通道的制作。

但是利用上述光刻技术及纳米压印技术结合键合来实现纳米流体通道的制作在最终的应用过程中都会出现一些问题，例如聚合物流体通道键合工艺会导致纳米通道结构堵塞，影响其应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种聚合物纳米通道的制作方法，利用液体表面张力进行通道密封，无需现有技术的键合工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

（1）在清洗后的衬底上旋转涂覆抗蚀剂，获得抗蚀剂层；

（2）烘烤除去抗蚀剂溶剂；

（3）通过曝光和显影，获得成对的纳米线条结构；

（4）用清洗液清洗纳米线条结构，待清洗液在空气中完全挥发后，纳米通道制作完成。

本发明使用的抗蚀剂是具有超高分辨的正性抗蚀剂，其显影液是4-甲基-2-戊酮和异丙醇的混合物，其常用体积配比是1:3。

曝光剂量是获得纳米结构尺寸的重要工艺参数之一，本发明为实现高宽比的纳米结构，曝光剂量的选择与纳米结构高度及抗蚀剂的灵敏度有关。

所述步骤（1）中，旋转涂覆包括先低转速旋转再高转速旋转，所述低转速为500转/s～1000转/s，涂覆时间为10s～60s，高转速旋转为1500转/s～3000转/s，涂覆时间为10s～60s，获得抗蚀剂层的厚度为0.3μm～5μm。

在标准的MEMS或者半导体工艺中，为了获得一定厚度的抗蚀剂涂覆层，通常的旋涂工艺可以分为两步，第一步是低速旋转，通过此步工艺，在衬底表面获得一层较为均匀的抗蚀剂层，第二步就是根据所使用抗蚀剂的粘度和所要实现的厚度来选择高速的转速，通过此步工艺可以得到所要的抗蚀剂厚度。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤（1）中，衬底为硅衬底，抗蚀剂为聚甲基丙烯酸甲酯。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤（2）中，在180℃的热台上烘烤1～3min。

所述步骤（3）中纳米线条结构的线宽为50nm～200nm，均为凸起结构，高度为300 nm～5μm。

作为本发明的优选方式之一，所述步骤（4）中，清洗液与抗蚀剂的接触角小于90°。

本发明使用的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）抗蚀剂与清洗液异丙醇是浸润的，所以可以推断两者的接触角是小于90°。

作为本发明的优选方式之一，所述清洗液为异丙醇或水。

本发明中，抗蚀剂的选择应该根据抗蚀剂本身的性质来决定。选择的抗蚀剂与衬底具有较好的粘附性，在后续清洗液自然干燥工艺过程中不会从沉底材料上脱落，抗蚀剂涂覆时不需要再对衬底进行处理来提高其与抗蚀剂之间的粘附性。

清洗液的选择应该根据纳米线条结构的抗蚀剂性质来决定。在微纳加工工艺中，较为常用的清洗液为醇类和去离子水，抗蚀剂与之具有较好的浸润性，清洗液与抗蚀剂的接触角要小于90度。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明利用液体表面张力进行通道密封，无需现有技术的键合工艺，从而不会出现流体在通道中的堵塞等现象，与电子束光刻技术相比，降低了加工成本。

附图说明

图1是本发明内部存在清洗液的结构示意图；

图2是本发明形成封闭通道的结构示意图；

图3是图2的横截面示意图。

具体实施方式