使用软光刻法形成纳米级特征的方法

专利名称：使用软光刻法形成纳米级特征的方法
技术领域：
本发明一般地涉及软光刻法，更具体地，涉及使用软光刻法形成 纳米级特征。
背景技术：
光刻法被广泛用于制造电子器件、磁器件、机械器件、和光学器 件、以及可用于生物学和化学分析的器件。例如，光刻技术可用于限 定半导体器件中电路元件的特征和/或结构，例如一个或多个晶体管、
通路、内连线等。再例如，光刻法可用于限定光波导和光学元件的结 构和/或操作特征。又例如，光刻法可用于形成可用来传输流体和为包 括离子分离、反应催化等的化学反应和/或分析提供位点的结构。有时
被称为"晶片实验室"的这些结构可用于半导体器件、传感器、DNA 分离器、分子膜等。
在常规的投影光刻法中，向衬底表面施加光致抗蚀剂薄层并且使 光致抗蚀剂的选定部分暴露于光图案。例如，可以使用掩模或掩蔽层 保护衬底表面的一些部分免受光源影响。然后可使光致抗蚀剂层显影， 以使得光致抗蚀剂层的曝光(或未曝光)部分可被蚀刻。常规光刻法的 分辨率可能被确定达到相对高的精确度，这至少部分因为常规光刻法 采用了边界清晰的光学技术。然而，常规光刻法的分辨率可能受到光 的波长、光致抗蚀剂和/或衬底中的散射、光致抗蚀剂层的厚度和/或 性质、和其它影响因素限制。因此，使用投影光刻法形成大小(或临界 尺寸)小于约100纳米的特征通常被认为是经济上不可行的。即使忽略 经济方面的考虑，使用投影光刻法形成大小(或临界尺寸)小于约45 纳米的特征实际上可能也是不可能的。
下一代光刻法(NGL)例如电子束光刻法、蘸笔光刻法、和各种纳米 压印技术也可用于形成结构。例如，电子束方法可用于通过将被称为光刻胶的聚合物暴露于短波长紫外辐射或电子束而在其中产生图案。 暴露于成像辐射改变了聚合物的溶解度，以使得可以用溶剂除去聚合
物膜的膝光部分。然而，使用这些技术生产尺寸小于100nm的结构的 成本高并且只能使用非常特殊的成像工具和材料才能实施。因此，使 用这些技术大规模工业生产器件被认为是经济上不可行的。

发明内容
本发明涉及解决一个或多个上述问题的影响。以下提供发明的简 单概述，以便提供对本发明的一些方面的基本理解。这种概述不是本 发明的详尽综述。其不存在揭示本发明的关键或决定性要素，也不旨 在描述本发明的范围。其唯一的目的在于提供简化形式的某些概念， 作为随后讨论的更详细说明的序言。
在本发明的一个实施方案中，提供了使用软光刻法形成分子膜的 方法。该方法包括在可模塑的聚合物组合物中形成具有至少一个纳米 级特征的图案，和将所述图案的至少一部分配置成与第一衬底邻近。


可以通过以下描述结合附图理解本发明，其中相同的参考数字表 示相同的元件，其中
图1在概念上说明了根据本发明使用软光刻法形成分子膜的技术 的一个示例性实施方案；
图2在概念上说明了根据本发明用于驱动流体通过分子膜的器件 的一个示例性实施方案；和
图3表示根据本发明的分子膜和两个微通道的荧光图像。
尽管本发明可以有多种变换和替代方式，但是其特定的实施方案 和方法已经在附图中示范性地显示，并且在本文中有详细描述。然而， 应该理解，本文中对特定实施方案的描述不是意在将本发明限制于所 公开的具体形式，相反地，目的在于涵盖落入所附权利要求限定的本 发明的精神实质和范围内的所有变体、等价方式和备选方案。
发明详述
以下描述本发明的说明性实施方案。为了清楚，本说明书中没有描述实际执行过程的所有特征。当然，应该理解，在开发任何这种实 际的实施方案时，需要作出许多与执行过程特异性相关的决定来实现 开发者的特定目标，例如符合系统相关的和商业相关的约束条件，其 随执行过程的不同而不同。此外，应该理解，这种开发工作可能是复 杂和费时的，但是对于本公开所属技术领域的技术人员来说仍然常规 的工作。
现在参考附图描述本发明。在附图中示意性地描述各种结构、系 统和器件仅出于说明的目的，以便不会因本领域技术人员公知的细节 使本发明变得难以理解。然而，包括附图是用来描述和说明本发明的 示例性实例。本文中使用的词汇和短语应该被理解和解释为具有与本 领域技术人员所理解的那些词汇和短语一致的含义。本文中的术语或 短语的一贯用法不旨在暗示该术语或短语的特殊定义，即与本领域技 术人员理解的普通和通常的含义不同的定义。就术语或短语意在具体 特殊含义而言，即与本领域技术人员的理解不同的含义，这种特殊的 定义会以直接和明确提供该术语或短语的特殊含义的定义方式在说明 书中予以清楚地阐述。
图1在概念上说明了使用软光刻法形成包括纳米级特征105的分 子膜的技术100的一个示例性实施方案。在该说明性实施方案中，在 衬底110上或与衬底110邻近形成一个或多个纳米级特征105。如本 文中使用的，术语"纳米级"应该理解为是指其特征在于至少一个长 度尺度小于约200 nm的特征。在一个实施方案中，纳米级特征的长度 尺度小于约100nm。例如，纳米级特征105可具有至少一个最大为约 5 nm的长度尺度。然而，本领域技术人员应该理解，纳米级特征105 还可以通过基本上大于100 nm的其它长度尺度来表征。例如，具有圆 柱几何形状的纳米级特征105可具有最大为约5 nm的直径和基本上大 于200 nm的与圓柱轴平行的长度尺度。
在一个实施方案中，村底110是硅片，纳米级特征105是单壁碳 纳米管(SWNT)。衬底110还可以包括在硅片上形成的二氧化硅(Si02) 层(未示出)，以促进SWNT 105的粘附和形成。衬底110优选包括小直径SWNT105的高质量亚单层，其用作可以构造纳米模(nanomold)的 模板。SWNT 105的圆柱形截面和高长径比、它们长达多个微米的尺寸 的原子尺度均匀性、它们的化学惰性和在多种衬底上于大面积内大量 使其生长或沉积的能力使得SWNT 105适合用于本发明的方法。然而， 本领域技术人员应该理解，衬底IIO和纳米级特征105不是必须分别 由硅和单壁纳米管形成，并且在可供选择的实施方案中，衬底110和/ 或纳米级特征105可使用任何材料形成。例如，可以使用双壁纳米管、 纳米线、电子束蚀刻特征、特意组织的结构(purposefully organized structures)等形成纳米级特征105。
可使用相对高浓度的铁蛋白催化剂用基于曱烷的化学气相沉积法 形成SWNT 105。形成的SWNT 105可具有最大为约10 mn的直径，优 选具有最大为约5nm的直径和在Si02/Si片上的1-10管/m2的覆盖率。 管直径的连续范围和它们相对高(除亚单层以外)的覆盖率使得它们对 于评价分辨率极限或尺寸极限是理想的。SWNT 105的圆柱几何形状允 许简单地通过原子力显微镜(AFM)测量它们的高度而表征它们的尺寸。 SWNT 105通过范德瓦耳斯粘合力与Si02/Sill0衬底结合，所述粘合力 使SWNT 105以充分的强度与衬底110结合，以防止它们在剥离固化的 聚合物模时的移动，如以下更详细地讨论的。优选地，SWNT105在大 的区域上没有聚合物残留，以允许复制在衬底110上形成的高分辨率 特征。无聚合物残留可表明模具没有污染主片，因此模具中的特征是 由于真正的复制而不是材料破损而形成的。任选地，在第一村底上形 成的SWNT 105可以包括施加在其上的硅烷层，用于起到脱模剂的作用， 从而防止粘附用于形成衬底110的模具的聚合物。
在说明性实施方案中，另外在衬底110上或与村底110邻近形成 一个或多个微米级特征115。如本文中使用的，术语"微米级，，应该 理解为是指其特征在于至少一个长度尺度大于约200 nm的特征。例如， 微米级特征115可以是约30微米宽和11微米高的微通道。在一个实 施方案中，微米级特征115形成为与至少一些纳米级特征105接触， 使得使用纳米级特征105和微米级特征110形成的模具可以用于传输流体，如以下详细讨论的。衬底110还可以包括配置在衬底110中、 配置在衬底110上、或配置成与衬底110邻近的其它材料，例如通过
电子束光刻法或x射线光刻法制成的模具、塑料片上的生物材料等等。
可以对衬底110、纳米级特征105和(如果存在)微米级特征115 浇铸一种或多种可固化组合物并且使其(完全或部分)固化，以形成模 具120。在一个实施方案中，模具120是复合模具，其具有多个固化 的(交联的)聚合物层125、 130。抵靠衬底IIO形成的第一层125可以
的具有相对较高模量(~ 10 MPa)的弹性体(即，交联聚合物)。通过使 包含硅氧烷的可固化组合物(完全或部分)固化形成的高模量弹性体 (即，交联聚合物)可称为h-PDMS。然而，掌握本公开的本领域技术人 员应该理解，在可供选择的实施方案中，可以使用多种不同的方法制 备可固化组合物，包括使用具有例如环氧基、乙烯基、羟基官能团的 含硅的单体或聚合物。在一个实施方案中，可以通过将乙烯基官能的
硅氧烷和催化剂混合而制备可固化组合物。然后，可加入氢化官能的 硅氧烷并且混合，以形成包含硅氧烷的可固化组合物。可固化組合物 可以通过将可固化组合物旋转-浇铸或另外地沉积在衬底110上进行浇铸。
在说明性实施方案中，通过例如加热可固化组合物使所述可固化 组合物部分固化。在一个实施方案中，催化剂可诱导SiH键遇到可固 化组合物中的乙烯基而加成，从而形成SiCHfCH厂Si键(也称为氢化硅 烷化)。在可固化組合物中至少一个具有多个反应位点的部分的存在允 许进行3D交联，所述3D交联可抑制成键原子之间的相对移动。可以 使可固化组合物流到主片的浮雕结构中，然后使可固化組合物经历将 诱导交联的条件。于是硅氧烷主链的顺应性可以允许复制细微特征， 例如纳米级特征105和/或微米级特征115。
然后可以与完全或部分固化的h-PDMS层125的后表面邻近而形成 任选的第二聚合物130。在一个实施方案中，与部分固化的h-PDMS层 125邻近形成物理上坚韧的、较低模量的弹性体(s-PDMS)层130，以使得模具120相对易于操纵。例如，可通过浇铸可固化组合物例如 Sylgard 184并且将其固化来形成s-PDMS层130，其中Sylgard 184 可购自Dow Corning Corporation。在形成s-PDMS层130之后，可以 使衬底110上的多个聚合物层125、 130完全固化，以形成复合模具 120。然而，本领域技术人员应该理解，第二层130是任选的并且可能 在一些可供选择的实施方案中不包括第二层130。
尽管上述的实施方案利用包含硅氧烷的可固化组合物来形成 h-PDMS和s-PDMS弹性体，但是掌握本公开的本领域技术人员应该理 解，本发明不限于使用这些可固化组合物形成模具120。在可供选择 的实施方案中，可使用形成可模塑聚合物的可固化聚醚组合物形成模 具120。可固化聚醚组合物的实例包括但不限于可固化的多氟化聚醚 组合物等。在其它可供选择的实施方案中，可使用可固化的或不可固 化的树脂形成模具120。
还可使用形成可模塑聚合物的其它可固化硅氧烷组合物形成模具 120。可固化硅氧烷组合物的实例包括但不限于可氢化硅烷化固化的硅 氧烷組合物、过氧化物可固化的硅氧烷组合物、可缩合固化的硅氧烷 组合物、环氧化物可固化的硅氧烷组合物；可紫外辐射固化的硅氧烷 组合物、和可高能辐射固化的硅氧烷组合物。在其它实施方案中，包 含有机聚合物和硅氧烷聚合物的共聚物的杂化聚合物可与可固化位点 组合使用，或者通过利用具有高玻璃化转变温度的聚合物而使用。
可固化的硅氧烷组合物和它们的制备方法是本领域中公知的。例 如，适合的可氢化硅烷化固化的硅氧烷组合物典型地包含(i)每分子含 有平均至少两个与硅键合的烯基的有机基聚硅氧烷、(U)其量足以固 化所述组合物的每分子含有平均至少两个与硅键合的氢原子的有机氢 硅氧烷、和(iii)氢化硅烷化催化剂。氢化硅烷化催化剂可以是任何公 知的氢化硅烷化催化剂，包括铂族金属、含铂族金属的化合物、或微 嚢化的含铂族金属的催化剂。铂族金属包括铂、铑、钌、钯、锇和铱。 优选地，铂族金属是铂，这是由于其在氢化硅烷化反应中的高活性。
可氢化硅烷化固化的硅氧烷组合物可以是单部分组合物或是在两个或更多部分中包含所述组分的多部分组合物。可室温硫化(RTV)的组 合物典型地包括两个部分， 一部分包含有机基聚硅氧烷和催化剂，另 一部分包含有机氢硅氧烷和任何任选的成分。在升高的温度下固化的 可氢化硅烷化固化的硅氧烷组合物可以配制为单部分组合物或多部分 组合物。例如，液体硅橡胶(LSR)组合物典型地配置成两部分体系。单 部分组合物典型地包含铂催化剂抑制剂，以保证足够的储存期限。
适合的过氧化物可固化的硅氧烷组合物典型地包含(i)有机基聚 硅氧烷和(i i)有机过氧化物。有机过氧化物的实例包括二芳酰基过氧 化物，例如过氧化二苯甲酰、二对氟苯甲酰过氧化物、和双-2，4-二氯 苯甲酰过氧化物；二烷基过氧化物，例如过氧化二叔丁基、2，5-二甲 基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷；二芳烷基过氧化物，例如过氧化二异 丙苯；烷基芳烷基过氧化物，例如过氧化叔丁基异丙苯和1，4-双(叔 丁基过氧基异丙基)苯；和烷基芳酰基过氧化物，例如过苯甲酸叔丁酯、 过醋酸ik丁酯、和过辛酸叔丁酯。
可缩合固化的硅氧烷组合物典型地包含(i)每分子含有平均至少 两个羟基的有机基聚硅氧烷；和(ii)含有可水解的Si-0或Si-N键的 三或四官能的硅烷。硅烷的实例包括烷氧基硅烷，例如CH3Si (OCH3)3、 CH3Si (OCH2CH3)3 、 CH3Si (OCH2CH2CH3)3 、 CH3Si
3 、 CH3CH2S"OCH2CH3)3、 C6H5Si (0CH3) 3、 C6H5CH2S"OCH3) 3、 C6H5S"OCH2CH3) 3、 CH2=CHS i (0CH3) 3 、 CH2=CHCH2S i (0CH3) 3 、 CF3CH2CH2S i (0CH3) 3 、 CH3S i (OCH2CH2OCH3) 3 、 CF3CH2CH2S i (OCH2CH2OCH3) 3 、
CH2=CHS i (OCH2CH2OCH3) 3 、 CH2=CHCH2S i (OCH2CH2OCH3) 3 、
C6H5Si (OCH2CH2OCH3)3、 Si(OCH3)4、 Si(OC2H5)4、和Si(OC3H )4;有才几乙酰 氧基硅烷，例如 CH3Si (OCOCH3)3 、 CH3CH2Si(OCOCH3)3 、 和 CH2=CHSi (OCOCH3)3 ; 有机亚胺基氧基硅烷，例如 CH3Si
3 、 Si
4 、 和 CH尸CHSi
3 ; 有机乙酰胺基硅烷，例如 CH3Si[NHC(=0)CH3]3和 C6H5Si [NHC(=0)CH3]3;氨基硅烷，例如 CH3Si [NH(s-C4H,)]3和CH3Si (NHC6Hn) 3;和有机氨基氧基硅烷。可缩合固化的硅氧烷组合物还可以包含缩合催化剂来引发和促进
缩合反应。缩合催化剂的实例包括但不限于胺；铅、锡、锌、和铁与 羧酸类的复合物。特别有用的是锡(II)的辛酸盐、月桂酸盐、和油酸 盐，以及二丁基锡的所述盐。可缩合固化的硅氧烷组合物可以是单部
例如，可室温石克化(RTV)的组合物可以配制为单部分组合物或两部分组 合物。在两部分组合物中，有一个部分典型地包含少量水。
适合的环氧化物可固化的硅氧烷组合物典型地包含(i)每分子含 有平均至少两个环氧基官能团的有机基聚硅氧烷和(ii)固化剂。环氧 基官能团的实例包括2-缩水甘油氧基乙基、3-缩水甘油氧基丙基、4-缩水甘油氧基丁基、2， (3,4-环氧环己基)乙基、3-(3，4-环氧环己基) 丙基、2，3-环氧丙基、3，4-环氧丁基、和4，5-环氧戊基。固化剂的实 例包括酸酐，例如邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲 酸酐、和十二烯基琥珀酸酐；多聚胺，例如二亚乙基三胺、三亚乙基 四胺、二亚乙基丙胺、N-(2-羟基乙基)二亚乙基三胺、N，N'-二(2-羟 基乙基)二亚乙基三胺、间苯二胺、亚甲基二苯胺、氨基乙基哌嗪、4， 4-二氨基二苯基砜、芳基二甲基胺、双氰胺、和2-甲基咪唑、和三乙胺； 路易斯酸，例如三氟化硼单乙胺；聚羧酸；聚硫醇；聚酰胺；和酰胺-胺(amidoamine)。
适合的可紫外辐射固化的硅氧烷組合物典型地包含(O含有对辐 射敏感的官能团的有机基聚硅氧烷和(i i)光引发剂。对辐射敏感的官 能团的实例包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基、环氧基、和烯基醚 基团。光引发剂的类型取决于有机基聚硅氧烷中对辐射敏感的基团的 性质。光引发剂的实例包括二芳基碟総盐、锍盐、苯乙酮、二苯甲酮、 和苯偶姻及其衍生物。
适合的可高能辐射固化的硅氧烷组合物包含有机基聚硅氧烷聚合 物。有机基聚硅氧烷聚合物的实例包括聚二甲基硅氧烷、聚(甲基乙烯 基硅氧烷)、和有机氢聚硅氧烷。高能辐射的实例包括Y-射线和电子 束。本发明的可固化的硅氧烷组合物可以包含其它成分。其它成分的 实例包括但不限于增粘剂、溶剂、无机填料、光敏剂、抗氧化剂、稳 定剂、颜料、和表面活性剂。无机填料的实例包括但不限于天然的二
氧化硅，例如结晶二氧化硅、研磨的结晶二氧化硅、和硅藻土；合成 的二氧化硅，例如熔融石英、硅胶、热解二氧化硅、和沉淀二氧化硅； 硅酸盐，例如云母、钩硅石、长石和霞石正长岩；金属氧化物，例如 氧化铝、二氧化钛、氧化镁、氧化铁、氧化铍、氧化铬、和氧化锌； 金属氮化物，例如氮化硼、氮化硅、和氮化铝；金属碳化物，例如碳 化硼、碳化钛、和碳化硅；炭黑；碱土金属碳酸盐，例如碳酸铞；碱 土金属硫酸盐，例如硫酸钓、硫酸镁、和硫酸钡；二硫酸钼；石克酸锌； 高呤土；滑石粉；玻璃纤维；玻璃珠，例如空心玻璃微珠和固态玻璃 微球；三水合铝；石棉；和金属粉末，例如铝粉、铜粉、镍粉、铁粉、 和银粉。
硅氧烷组合物可以通过暴露于环境温度、升高的温度、湿分、或 辐射而固化，这取决于具体的固化原理。例如，单部分的可氢化硅烷 化固化的硅氧烷组合物典型地在升高的温度下固化。两部分的可氢化 硅烷化固化的硅氧烷组合物典型地在室温或升高的温度下固化。单部 分的可缩合固化的硅氧烷组合物典型地通过在室温下暴露于大气湿分 而固化，不过可以通过进行加热和/或暴露于高湿度来促进固化。两部 分的可缩合固化的硅氧烷组合物典型地在室温下固化；然而，可以通 过进行加热促进固化。过氧化物可固化的硅氧烷组合物典型地在升高 的温度下固化。环氧化物可固化的硅氧烷组合物典型地在室温或升高 的温度下固化。取决于具体的配方，可辐射固化的硅氧烷组合物典型 地通过暴露于辐射而固化，所述辐射例如紫外光、Y射线、或电子束。
在固化或部分固化之后，可以将模具从衬底110上取走。在 说明性实施方案中，模具120包括在衬底110上形成的与納米级特征 105相对应的分子膜135。因此，分子膜135包括一个或多个纳米级特 征。模具120还可以包括一个或多个微通道140、 l45,其与在衬底110 上形成的微米级特征115相对应。在一个实施方案中，与分子膜135邻近形成微通道140、 145以使得液体可以通过分子膜135而在微通道 140、 145之间流动。
在从衬底110上取走之后，可以将模具120置于表面150的上方。 在一个实施方案中，表面150是硅片的平坦表面。例如，表面150可 以在与模具120相关的特征长度尺度上是平坦的，所述特征长度尺度 例如用于形成纳米级特征105的一个或多个单壁纳米管的特征长度。 然而，掌握本公开的本领域技术人员应该理解，表面150不必须是平 坦的。在可供选择的实施方案中，表面150的多个部分可以是弯曲的， 例如，在比一个或多个纳米级特征105的特征长度相对小的长度尺度 上是弯曲的。此外，表面15G的组成是设计选择的问题，不是本发明 的实质性内容。在可供选择的实施方案中，可以使用由任何材料形成 的任何合适的表面150。
模具120可以粘附于表面150，使得分子膜135和/或微通道140、 145中的任何液体被基本上限制为保持在分子膜135和/或微通道140、 145内。本领域技术人员应该理解，此处使用的术语"基本上限制" 是表示可能难以或不可能阻止分子膜135和/或微通道H0、 l45中的 全部液体流出，因此分子膜135和/或微通道140、 145内的一部分液 体可能从分子膜135和/或微通道140、 145流出。然而，当液体被基 本上限制为保持在分子膜135和/或微通道140、 145内时，大部分液 体保持在分子膜135和/或微通道140、 145中。
可以在微通道140、145的一个或多个部分上方开设一个或多个端 口窗155。例如，端口窗155可以开在樣t通道140、 l"的端部上方， 以允许将流体注入到微通道140、 l45中或从中取出。可以使用任何所 希望的技术开设端口窗155，包括将模具120的一部分蚀刻掉。掌握 本公开的本领域技术人员应该理解，端口窗155的尺寸是设计选择的 问题，不是本发明的实质性内容。作为一个实例，端口窗155的尺寸 可以与微通道140、 145的一部分的一个或多个尺寸相对应。在一个实 施方案中，可以向一个或多个端口窗155提供流体，并且多份流体可 以通过微通道140被引入到分子膜135中、引入微通道145中，然后通过相关的端口窗取出，如以下详细讨论的。
图2在概念上说明了用于驱动液体通过分子膜205的器件200的 一个示例性实施方案。在说明性实施方案中，分子膜205包括根据上 述技术形成的纳米级结构。可以将流体储存在j^液器210(1-4)中并且 提供给分子膜205或从中取出。在说明性实施方案中，可以在贮液器 210(1-2)和j^液器210(3-4)之间施加电压215。施加的电压215可以 驱动流体从贮液器210(1-2)，通过端口窗220，并且进入微通道225。 然后多份流体可以通过分子膜205，进入微通道230，并且继续前进， 通过端口窗235进入贮液器210(3-4)。例如，可以通过施加的电压215 使得质子(即，H+离子)迁移通过分子膜205。 .
图3表示分子膜300和两个微通道305 (1-2)的荧光图像。在说明 性实施方案中，使用通过对单壁碳纳米管浇铸PDMS聚合物并且使其固 化而产生的印模(stamp)形成分子膜300和微通道305 (1-2)。微通道 305 (l-2)填充有含0. 01 nM Snarf-1溶液和5 0mM磷酸盐緩冲盐水(PBS) 的緩冲溶液。在微通道305 (1-2)之间施加电压，以驱动质子通过分子 膜300。变化的焚光水平表示质子已经从微通道305 (1)被传输通过分 子膜3QG,并且进入微通道305 (2)。
尽管图2和3在概念上说明了可用于穿过包括纳米级特征的分子 膜传输流体的纳米流体通道，但是本发明不限于形成纳米流体通道。 掌握本公开的本领域技术人员应该理解，用于在可模塑的聚合物组合 物中形成纳米级特征、然后将固化的聚合物或弹性体布置在衬底和/ 或表面上的技术的实施方案可用于多种场合。在不同的实施方案中， 可以利用包括纳米级特征的可模塑的聚合物组合物传输流体和/或为 包括离子分离、反应催化等的化学反应和/或分析提供位点。例如，包 括纳米级特征的固化聚合物可用于形成晶片实验室型器件，其可用作 半导体器件、传感器、DNA分离器等的组成部分。
上述公开的具体实施方案只是说明性的，因为本发明可以以不同 但是等价的方式进行变换和实践，这对于掌握了本文教导的本领域技 术人员来说是显而易见的。此外，不打算对本文所示的结构或设计方案的细节进行限制，除了在以下权利要求中的描述之外。因此，显然 可以对上述^^开的具体实施方案进行改动或变换，并且所有这种变化 方式都被认为落入本发明的范围和精神实质内。因此，本文所要保护 的内容如所附权利要求所述。
权利要求
1.一种方法，其包括在可模塑的聚合物组合物中形成包括至少一个纳米级特征的图案，和将所述图案的至少一部分配置成与第一衬底邻近。
2. 权利要求1的方法，其中形成包括所述至少一个纳米级特征的 图案包括在第二衬底上形成至少一个纳米级特征。
3. 权利要求2的方法，其中在第二衬底上形成所述至少一个纳米 级特征包括在第二衬底上形成至少一个单壁碳纳米管。
4. 权利要求2的方法，其中形成所述图案包括对第二衬底浇铸第 一可固化组合物。
5. 权利要求4的方法，其中对第二衬底浇铸第一可固化组合物包 括对第二衬底浇铸包含硅氧烷的第 一可固化组合物。
6. 权利要求4的方法，其中形成所述图案包括使第一可固化组合 物至少部分固化。
7. 权利要求4的方法，其中形成所述图案包括对所述至少部分固 化的第 一可固化组合物浇铸第二可固化组合物。
8. 权利要求7的方法，其中对所述至少部分固化的第一可固化组 合物浇铸第二可固化组合物包括对所述至少部分固化的第 一可固化组 合物浇铸包含硅氧烷的第二可固化组合物。
9. 权利要求7的方法，其中形成所述图案包括使第一和第二可固 化组合物固化。
10. 权利要求l的方法，其中形成所述图案包括形成与所述至少 一个纳米级特征接近的至少一个微米级特征。
11. 权利要求10的方法，其中形成所述图案包括形成与所述至少 一个纳米级特征接近的所述至少一个微米级特征，以使得流体能够从所述至少一个微米级特征流到所述至少一个納米级特征。
12. 权利要求10的方法，其中形成所述至少一个微米级特征包括形成至少一个微通道。
13.权利要求10的方法，其中形成所述至少一个微米级特征包括 在第二衬底上形成至少一个微米级特征。
14.权利要求l的方法，其中将图案的所述部分配置成与第一衬 底邻近包括将图案从第二衬底上取走并将图案的所述部分配置成与第 一衬底邻近。
15. 权利要求l4的方法，其中将图案的所述部分配置成与第一衬 底邻近包括将图案的所述部分配置成与第一衬底邻近，以使得流体被 基本上限制为在该图案内流动。
16. —种装置，其包括 第一衬底；和 在可模塑的聚合物组合物中包括至少一个纳米级特征的图案，所 述图案被配置成与第一衬底邻近。
17. 权利要求16的装置，其中所述至少一个纳米级特征与在第二 衬底上形成的至少一个单壁碳纳米管相对应。
18. 权利要求17的装置，其中所述图案包括第一固化的组合物。
19. 权利要求18的装置，其中所述第一固化的组合物包含 h-PDMS。
20.
21. 权利要求18的装置，其中所述图案包括第二固化的组合物。
22. 权利要求21的装置，其中所述第二固化的组合物包含 s-PDMS。
23. 权利要求16的装置，其中所述图案包括与所述至少一个纳米 级特征邻近的至少一个微米级特征。
24. 权利要求23的装置，其中所述图案包括与所述至少一个纳米 级特征邻近的所述至少一个微米级特征，以使得流体能够从所述至少 一个微米级特征流到所述至少一个纳米级特征。
25. 权利要求23的装置，其中所述至少一个微米级特征包括至少 一个微通道。
26. 权利要求16的装置，其中所述图案被配置成与第一衬底邻近，以使得流体被基本上限制为在该图案内流动。
27. 流体传输系统，其包括 第一衬底；在可模塑的聚合物组合物中包括至少一个纳米级特征的分子膜， 所述分子膜被配置成与第一衬底邻近；和用于为分子膜提供流体的多个微米级通道。
28. 权利要求27的系统，其中所述至少一个纳米级特征与在第二 衬底上形成的至少一个单壁碳纳米管相对应。
29. 权利要求28的系统，其中所述分子膜包括第一固化的组合物。
30. 权利要求29的系统，其中所述第一固化的组合物包含较高模 量的有机硅弹性体。
31. 权利要求29的系统，其中所述分子膜包括笫二固化的组合物。
32. 权利要求31的系统，其中所述第二固化的组合物包含较低才莫 量的有机硅弹性体。
33. 权利要求27的系统，其中所述所述至少一个微米级特征包括至少一个微通道。
34. 权利要求27的系统，其中所述分子膜被配置成与第一衬底邻 近，以使得流体被基本上限制为在该图案内流动。
全文摘要
本发明提供使用软光刻法形成分子膜的方法。该方法包括在可模塑的聚合物组合物中形成具有至少一个纳米级特征的图案，和将所述图案的至少一部分配置成与第一衬底邻近。
文档编号G03F7/00GK101410753SQ200780011131
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年3月29日
发明者A·施姆, F·华, J·罗杰斯, K·法, P·波恩 申请人:陶氏康宁公司