[发明专利]一种通过角度沉积薄膜制作尺寸可控纳米通道的方法

说明书

本发明涉及微纳加工技术领域，具体公开了一种通过角度沉积薄膜制作尺寸可控纳米通道的方法。本申请首先通过全息光刻技术及湿法刻蚀技术，制作出高深宽比的纳米线条结构模板，接着以该模板为基础，用过纳米压印技术转移纳米线条图案到光刻胶。最后通过角度沉积薄膜的方法实现纳米通道的密封。本申请方法提供的纳米通道制作方法，以全息光刻、湿法刻蚀工艺为基础，采用角度镀膜的方式来实现纳米通道的密封，不仅解决的通道堵塞的问题，同时通过控制镀膜角度，可以获得不同尺寸的通道。

技术领域

本发明涉及微纳加工技术领域，具体公开了一种通过角度沉积薄膜制作尺寸可控纳米通道的方法。

背景技术

微纳流体系统的制作其核心在于微纳流体通道的加工。如何低成本、高效率、高精度地实现微纳流体通道的制作是问题的关键。在制作微纳流体系统时，聚合物微纳米通道结构可以利用纳米压印、掩膜板光刻、电子束直写等技术制作，并结合牺牲层刻蚀技术或热键合技术实现通道的顶部密封。热键合是聚合物微纳通道密封的关键技术，一般微纳流控通道热键合过程如图1所示。首先，将预先制作好的线条结构置于下支撑台上，接着将带有键合胶层的上基片均匀平整的置于线条上，通过热传导给上平台加热，使得键合层被加热到玻璃化温度附近或以上，通过浸润和粘合作用实现界面处分子链的纠缠，从而获得紧密的界面接触。由于牺牲层技术需要较长时间去除牺牲层，同时刻蚀液会在通道中滞留，不利于大面积图形结构释放，因此应用受到限制。而键合技术由于设备工艺简单、成本低，结合强度好，成为实现通道顶部密封较为适合和通用的技术。然而，在键合过程中，为了保持键合胶层和线条结构良好接触，需要施加一定的外加压力，聚合物只能在应力作用下沿着通道侧壁向下形成挤压流动，从而加速聚合物的顶部填充，处于熔融态的聚合物在键合过程中不可避免的会流入通道线条结构内部。随着制作的通道尺寸减小，尤其是尺寸达到纳米级的时候，键合的方式极易导致通道堵塞，对通道尺寸的精确控制及工艺可靠性造成不利影响。因此现有的键合方式主要用于微米级及以上尺寸通道的制作。

而现有技术对于纳米通道的制备方法，尚未发现有较成熟的工艺。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种通过角度沉积薄膜制作尺寸可控纳米通道的方法。本申请以全息光刻、湿法刻蚀工艺为基础，通过全息光刻、湿法刻蚀、纳米压印及角度沉积薄膜制作尺寸可控纳米通道，该方法的优点在于，可以控制纳米通道尺寸的同时，避免传统密封通道方法易造成通道阻塞的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的角度沉积薄膜制作尺寸可控纳米通道的方法，具体制备步骤如下：

(1)微纳线条结构的制作

A、以带有氮化硅掩膜的110晶向硅片为基底，首先对基底清洗干燥；

作为本发明的一种实施方式，对基底清洗干燥为使用有机溶剂超声处理、IPA(是指利用IPA(异丙醇)蒸汽进行脱水干燥的清洗工艺)清洗并使用烘箱干燥；

B、旋涂正型光刻胶于基底上，前烘以去除光刻胶中的溶剂；

作为本发明的一种实施方式，烘烤温度为90℃，烘烤时间为20分钟；

C、确定110晶向硅片的晶向，采用全息法制作光刻胶的光栅图形；

D、利用四氟化碳等离子体干法刻蚀，将光刻胶线条结构转移到氮化硅上；

E、利用氮化硅线条结构作为掩模，对110晶向硅片基底进行湿法腐蚀，形成了硅光栅图形及氮化硅光栅掩模结构；最后利用四氟化碳气体等离子体对氮化硅层进行干法刻蚀，去除多余的氮化硅，获得线条光滑均匀的硅压印模板；

作为本发明的一种实施方式，使用质量百分浓度为45～55％的强碱液在温度为70～85℃的条件下对110晶向硅片进行湿法腐蚀。所述强碱溶液可以为KOH或NaOH溶液等。