[发明专利]基于接近式紫外曝光和生长薄膜法制备纳米通道的方法

说明书

本发明属于微机电研究领域，涉及一种基于接近式紫外曝光和生长薄膜法制备纳米通道的方法。本发明采用接近式紫外曝光技术和反应离子刻蚀刻蚀技术，制备硅纳米模具，通过热压印将硅纳米模具的图形转移至SU‑8光刻胶胶膜上，形成纳米沟道，再通过生长Parylene薄膜，缩小沟道尺寸，获得宽度小于50nm的纳米沟道，并用SU‑8光刻胶盖板通过氧等离子体辅助热键合，实现纳米沟道的封装，最终获得高度和宽度均小于50nm的纳米通道。本发明具有操作简单，价格低廉，生产效率高的特点。

技术领域

本发明属于微机电研究领域，涉及一种基于接近式紫外曝光和生长薄膜法制备纳米通道的方法。

背景技术

随着微纳科技的发展，纳米结构已广泛地应用在生物、化学和电子学等领域，其中，纳米通道是一种极具应用价值的纳米结构，其通道尺寸趋近于生物大分子尺寸，在单分子水平上对生物分子进行研究有着不可替代的优势。

目前，纳米通道的制造主要依赖于具有纳米级分辨率的设备，如电子束光刻、聚焦离子束和质子束直写等，但其缺点是设备昂贵，生产成本高，不利于批量化生产。近年来，一些研究者利用特殊的加工方法制造纳米通道，包括牺牲层加工技术，PDMS表面处理/变形成型技术，纳米压印技术等。这些特殊加工方法可实现低成本制造纳米通道，但却存在工艺复杂，纳米通道尺寸不易控制，纳米模具难加工等缺点。

综上所述，如何高效率低成本制造尺寸可控的纳米通道依旧是个难题。为解决这一问题，本发明提出一种通过接近式紫外曝光技术和生长Parylene薄膜法制备尺寸小于50nm的纳米通道的方法。该方法采用接近式紫外曝光技术和反应离子刻蚀技术，制造硅纳米模具，通过热压印将硅纳米模具的图形转移至SU-8光刻胶胶膜上，形成纳米沟道，再利用Parylene材料较好的台阶覆盖性，在纳米沟道表面生长Parylene薄膜，从而缩小沟道尺寸，获得宽度小于50nm的纳米沟道。最后通过热键合技术，用SU-8光刻胶盖板对纳米沟道进行封装，得到尺寸小于50nm的纳米通道。采用这种方法可避免使用昂贵的生产设备，且加工工艺简单，具有成本低廉，生产效率高等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对以往纳米通道加工困难、制造成本高、生产效率低等问题，提出通过接近式紫外曝光技术和生长Parylene薄膜法制备尺寸小于50nm的纳米通道的方法。

本发明采用的技术方案：

一种基于接近式紫外曝光和生长薄膜法制备纳米通道的方法，具体步骤如下：

(1)采用接近式紫外曝光技术制备硅纳米模具的AZ703光刻胶纳米掩膜

六甲基二硅胺(Hexamethyldisiloxane，HMDS)在干燥塔中静置10～15min，使干燥塔内充满HMDS蒸汽；将硅片放置在干燥塔中20～30min，对硅片表面进行修饰；取出硅片，将硅片放置在热板上预热3～5min，使硅片表面形成一层粘结层，以提高硅片与AZ703光刻胶的结合力，防止显影时光刻胶图形脱落；

在修饰后的硅片表面上旋涂正性AZ703光刻胶，首先在600～900r/s的条件下旋涂9～12s，然后在6000～7000r/s的条件下旋涂30～40s；将旋涂有AZ703光刻胶的硅片置于85～95℃的热板上前烘30～40min，去除光刻胶AZ703中的溶剂，硅片上形成厚度为纳米级的AZ703光刻胶胶膜；

以石英铬版为掩膜版，对覆盖有AZ703光刻胶胶膜的硅片进行接近式紫外曝光，石英铬版与AZ703光刻胶胶膜表面的距离为20～35微米；曝光时，紫外光在掩膜版与AZ703光刻胶胶膜表面之间发生衍射效应，导致曝光区域变宽，曝光剂量225～300mJ/cm²，加强衍射效应，使紫外光衍射区域的AZ703光刻胶胶膜被完全曝光，避免显影时AZ703光刻胶残留；