专利名称：改进的用于沉积的悬臂的制作方法
改进的用于沉积的悬臂相关申请的交叉引用本申请根据35U. S. C. § 119 (e)主张2010年4月14日提交的美国临时专利申请第61/324，167号的权益，其通过援引整体并入本文，并且还要求2010年4月20日提交的美国临时专利申请第61/326,103号的权益，其也通过援引整体并入本文。
背景技术：
最近开发的表面纳米光刻工具例如包括原子力显微镜(AFM)悬臂，该悬臂可以用于诸如蘸笔(Dip Pen)纳米光刻术(DPN) 印刷法及相关印刷法等多种技术。DPN是直接书写技术，其例如利用诸如AFM悬臂等尖锐的尖端作为用于化学和生物流体(常常被称为“墨水”)的纳米级沉积的笔。AFM悬臂已被用于DPN应用来产生多种纳米级图案。然而，传统的AFM悬臂是为扫描应用而特别设计的，不是用于将流体“墨水”转印到基底使其具有微米级 或纳米级结构的图案。最初的悬臂设计基本上是在末端具有尖锐探针(尖端)的平滑悬臂。需要改进设计，特别是在用于商业应用时。例如，如果墨水沉积出现不一致，这会产生问题。在使用悬臂阵列在较大区域上并行印刷多种墨水时，墨水沉积不一致的问题变得甚至更严重。横跨用于多种应用的阵列，不应观察到印刷特征的尺寸的改变，或者这种改变应该被最小化。
发明内容
本文描述的实施例例如包括装置、仪器以及系统，制造装置、仪器和系统的方法，以及使用装置、仪器和系统的方法。另一实施例包括成套工具。本文公开的实施例例如涉及包括至少一个悬臂的装置，该悬臂包括前表面、第一侧边缘、第二侧边缘以及作为自由端的第一端和作为非自由端的第二端。该前表面可包括布置在第一悬臂侧边缘的至少一个第一侧壁和布置在与第一悬臂侧边缘相对的第二悬臂侧边缘的至少一个第二侧壁；至少一个通道，适用于保持流体，被布置在第一侧壁与第二侧壁之间，其中通道、第一侧壁和第二侧壁朝向悬臂的自由端延伸，但未抵达该自由端；以及基部区，具有由第一边缘、第二边缘以及悬臂的自由端、还有第一侧壁、第二侧壁和通道限定的边界。该基部区可以包括从悬臂的前表面向外延伸的尖端。流体墨水可以储存在通道中，并可以流到基部区，流到尖端上，并从尖端沉积到基底。不局限于理论方面，流体墨水显现为离开侧壁区，随着印刷的进行而移动到通道和/或基部区中。在至少一些实施例中，表面张力可以将流体从通道驱向基部区。在一个实施例中，该通道被制成锥形，并具有朝向基部区逐渐变窄的宽度。侧壁也能被制成锥形，随着趋向自由端和基部区而变得更窄。不局限于理论方面，基部区可以被配置为例如利用基部区上的流体与通道中的流体间的表面张力差而从通道汲取流体。基部区可以基本上与通道的底部表面齐平。在一些实施例中，第一侧边缘和第二侧边缘不平行，悬臂随着接近自由端而变窄。另一实施例包括一种方法，该方法包括将至少一种墨水填装到装置上，该装置包括如本文描述的多个悬臂，每个悬臂上包括至少一个尖端，该装置将墨水从多个悬臂和尖端沉积到基底，其中至少80%、或者至少90%、或者至少95%的尖端显示出将墨水成功沉积到基底上。该方法可以用来意案化超过I，000个特征,并且超过80%、或者超过90%、或者超过95%的特征可以被成功图案化。在另一方案中，一种系统被配置为传递流体以形成微观或纳米观图案，该系统包括至少一个微束阵列和被配置为控制微束阵列的移动的控制装置。每个微束可以包括端部、从端部的基部区伸出的尖端、沿着微束设置并与基部区流体连通的通道，其中该通道具有侧壁，以及其中该基部区从侧壁的外表面凹进并延伸到端部的至少一侧。在一个实施例中，该基部延伸到端部的三侧。该基部可以通过完全遮蔽端部而形成。在一个实施例中，该通道被制成锥形，并具有朝向基部区逐渐变窄的宽度。基部被配置为利用基部上的流体与通道中的流体之间的表面张力差从通道汲取流体。该基部区可以具有通道的扩大部，该扩大部的至少一侧没有侧壁。 该基部区可以具有基本上与通道的底部表面齐平的侧向表面。该尖端可以与基部区整体形成。在另一方案中，提供一种在表面上印刷微观或纳米观图案的方法。该方法包括将来自悬臂的通道的流体沉积到位于悬臂的端部处的表面。该端部包括基部区，该基部区上具有尖端，以及其中该基部区的至少一侧没有边界，或者具有基本上比通道的侧壁更低的侧壁。所述沉积可以包括利用基部区中的流体与通道中的流体之间的表面张力差从通道向基部区汲取流体。该方法还能包括相对于表面移动悬臂的端部，使得流体从悬臂的端部向表面传递。所述流体可以在表面上形成宽度为约15nm到约100 μ m、或者约Ιμπι到约IOOym的特征，该宽度例如为约Iym到约15μπι。在沉积过程中，可以使悬臂接触表面。在另一方案中，提供一种制造微型悬臂的方法。该方法包括提供具有端部的细长束；在端部形成尖端；沿着该束敷设具有锥形通道区的掩模，其中该通道的掩模部具有基本上围住端部的扩展部；以及蚀刻该细长束以形成锥形区和与扩展部对应的基部区，其中该基部区完全延伸通过端部的至少一侧。在另一方案中，提供一种包括悬臂的装置，该悬臂包括通道；两个侧壁区，将通道夹在其间；尖端，被布置在悬臂的自由端部；以及加宽的通道区，围绕该尖端。该加宽的通道区完全延伸通过自由端部的至少一侧。一个实施例提供一种方法，该方法包括提供根据本文描述的实施例的装置，将墨水沉积在该装置的通道中和尖端上，以及将墨水从尖端沉积到基底。另一实施例提供一种适用于将墨水印刷到基底上并包括本文描述的装置的仪器。另一实施例提供一种包括本文描述的装置的成套工具。另一实施例提供还包括使用本文描述的装置的说明书的成套工具。另一实施例提供还包括与本文描述的装置一起使用的墨水的成套工具。另一实施例提供一种方法，该方法包括将至少一种墨水填装到包括多个悬臂的装置上，每个悬臂上包括至少一个尖端；将来自多个悬臂和尖端的墨水沉积到基底，其中至少80%的尖端显不出将墨水成功沉积到基底上。在另一实施例中，至少90%的尖端显不出将墨水成功沉积到基底上。在另一实施例中，该方法用来图案化超过1，000个特征，并且超过80%的特征被成功图案化。在另一实施例中，该方法用来图案化超过1，000个特征，并且超过90%的特征被成功图案化。在另一实施例中，该方法用来图案化超过1，000个特征，并且超过95%的特征被成功图案化。在另一实施例中，提供一种装置，该装置包括细长悬臂，具有第一表面和第二表面，其中该悬臂包括至少一个尖端，被布置在悬臂的端部处；凹入区，位于第一表面上，其中该凹入区包括沿悬臂的长度方向设置的第一细长部和围绕尖端的第二扩展部。一个重要实施例是使用本文描述的方法和装置来制造传感器和传感器元件。至少一个实施例的至少一个优点包括对沉积的改进,例如包括改进沉积的一致性、均匀性和/或速度。至少一个实施例的另一个优点包括在印刷期间需要补充的墨水更少。·
本专利或申请文件包含至少一个彩色绘制图。在提出要求并支付必要的费用后，专利局将提供带彩色附图的本专利或专利申请公开文本的复印件。图IA是公知的悬臂100的俯视平面图。例如可以从NanoInk公司(Skokie，IL)获得这里所示的悬臂。该悬臂构成悬臂线性阵列的一部分，其中所述沉积被设计成从悬臂的尖端去向基底而发生。图IB是在包括布置在悬臂上的墨水被沉积到基底的正常操作期间的公知悬臂100的俯视平面图。图IC是公知悬臂100的俯视平面图，使流体液滴形成在这些悬臂的表面并离开应该发生从尖端到基底的沉积的尖端。图2A是在悬臂的端部212具有凹入区214的公知悬臂210的立体图，凹入区214围绕尖端216。图2B是具有第一凹入区(通道)221和第二凹入区224的悬臂220的立体图。图2C是根据实施例的悬臂230的立体图。凹入区(通道)231的第一细长部被制成锥形。侧壁235a、235b的上表面也被制成锥形。图2D是在一个实施例中如图2C所示的悬臂230的侧视图。图2E是一个实施例的悬臂240的侧视图，该悬臂240具有通道的侧壁245b和凹入区244的第二扩展部的侧壁244b。侧壁244b的高度低于侧壁245b的高度。图3A示出用来制造悬臂结构的多个掩模(用不同颜色示出)的图。图3B示出用来制造根据本文公开的实施例的悬臂结构的多个掩模(用不同颜色示出)的图。图3C是图3A所示的掩模的示意图。侧壁的每个上表面350a、350b具有基本上平行的边缘(如101°角所指示)，即每个上表面的宽度基本上沿通道的长度不变(在两端示出为 12 μ m 和 11 μ m)。图3D是图3B所示的掩模的示意图。通道331的侧壁的每个上表面360a、360b具有宽度向端部逐渐变窄大约50% (从9μπι到4μπι)的锥形。上表面360b的内边缘(101° )与通道的端部边缘之间的角度小于外边缘与通道的端部边缘之间的角度。图4是四个不同的悬臂设计的俯视平面图。#1示出没有通道的情形；#2示出细长通道延伸通过悬臂的厚度并且通道被制成锥形的情形。#3示出细长通道延伸通过悬臂的厚度但通道不是制成锥形的情形。#4示出图2B所示的实施例。图5是公知的多笔阵列的图像，其中对于本实施例，不是所有的笔成功产生图案。图6是根据实施例的多笔阵列的图像，其利用所有或者基本上所有笔中的大部分实现相对成功的印刷。图7是用根据实施例的悬臂阵列印刷的图案的近距离观察图像。点迹的尺寸小于Iym,对应于I毫微微升(femtoliter)的沉积量。 图8是使用图2C的实施例的一致性墨水沉积的实例的图像。图9是图8所示的图像的近距离视图。图10是使用图2C的实施例的沉积多种核酸、DNA、溶液的图像。图11是图10所示的图像的近距离视图。图12是使用图2C所示的实施例印刷的蛋白质阵列、多细胞因子(cytokine)阵列的图像。图13的顶部示出将荧光标记后的IgG的6 μ m点迹印刷到商用AFM悬臂的亮区活动图像；底部示出悬臂上的印刷域的荧光图像。图14示出在定制的具有不同弹簧常数的悬臂阵列上印刷的荧光标记后的四种不同蛋白质。
具体实施例方式引言本申请引用的所有参考通过援弓I整体并入此处。2010年4月14日提交的美国临时专利申请第61/324，167号的优先权通过援引整体并入此处。本文引用的参考可帮助理解和/或实践本文公开的实施例。涉及印刷、制造方法、和/或流体流动的现有技术参考的实例包括美国专利号6，642，129 ；6, 635,311 ；6，827，979 ;7，034，854和2005/0235869,它们描述了基本蘸笔印刷法以及相关制造方法和流体流动的技术。例如，还参见美国专利公开文献2008/0105042 ；2009/0023607 ；2009/0133169 ;2010/0071098。其他实例包括美国专利第7，610，943号以及美国专利公开文献 2003/0166263 ；2007/0168014 ;和 2009/0104709。其他实例包括美国专利第 7，690，325号和7，008，769号。还参见美国专利第7，081，624号；7，217，396号和7，351，303号。还参见美国专利公开文献第2003/0148539号和2002/0094304号。其他实例包括Albrecht等人的美国专利第5，221，415号和5，399，232号，以及题为 “Microfabrication of Cantilever Styli for the AFM (AFM 的悬臂针的微制造)”的文章，《真空空科学与技术杂志》，1990年7/8月，AS (4)，其公开了制作无源AFM悬臂的工艺。在M. J. Madou的“微制造原理”，《小型化科技》中对微制造进行了概要描述。还参见可从Nanolnk公司(Skokie, IL)买到的商用印刷笔和笔阵列产品，以及印刷仪器以及其他相关附件。本文公开的实施例可涉及在毫微微升和阿托升(attolitter)体积范围内在固体表面上更一致且可控地沉积流体“墨水”。在一些实施例中，具有微流体通道的原子力显微镜(AFM)悬臂的新设计可以改进纳米级化学流体和生物流体的受控量的一致性传递。与传统悬臂设计相比，根据实施例的悬臂可制造有凹入通道，以保持流体并向位于悬臂远端的尖锐尖端引导所述流体。凹入区和/或位于凹部与悬臂边缘之间的区可以朝向尖端而制成锥形。锥形可以导致这些表面上的液体被表面张力驱往尖端。在这种设计中，流体可以被自驱动至尖端并可以形成从尖端到固体基底的一致性墨水流动。构成通道的侧壁也能制成锥形，越靠近尖端就变得越窄。微束和悬臂悬臂和微束(microbeam)是本领域中公知的,其包括印刷墨水、和表面成像以及表面操纵的应用。例如，公知的有“跳板型”悬臂和“A-框架型”悬臂。悬臂的细长侧可以是平行的或被制成锥形。悬臂可包括布置在悬臂的边界端的间隙部。悬臂的自由端可选地 可以包括尖端。悬臂可以适用于有源或无源印刷。驱动方法包括热和静电。悬臂可以构成包括一维和二维阵列的悬臂阵列的一部分。典型的微观或纳米观印刷设备或系统使用一个或多个传统的蘸笔的旧有的(reminiscent)细长构件来沉积流体。所述细长构件可以呈微束(例如悬臂)的形式。悬臂通常具有固定到基底的一端和自由的另一端。悬臂可以使用诸如MEMS微制造技术等公知技术制造。例如参见引言引用的参考文献。悬臂和尖端可以包括无机材料，所述无机材料例如为氮化硅、氧化硅或任何其他适用的半导体材料或半导体工业中使用的材料。悬臂和尖端也能包括更为柔软的有机材料，所述有机材料为诸如硅树脂聚合物等聚合物以及弹性体。如本文所述，在DPN应用中，悬臂表面被用作储存墨水并将其传递到探针的水池。上墨的过程可以包括将悬臂蘸入含有墨水的微流体通道或储槽(例如墨水池)。典型地，墨水以液体薄膜的形式散布在悬臂表面上。图I示出在表面上形成流体液滴的传统悬臂100阵列的俯视平面图。图IA示出没有墨水的悬臂阵列。图IB和图IC示出其上设有墨水的悬臂。墨水可以在悬臂的中心形成不与探针连通的液滴(比液体薄膜更为热动态地稳定)。具体地，参见图1C。在某些情况下，从这些悬臂可以造成令人不满意的印刷图案。在一些实施例中，悬臂上的流体动作可以导致不一致的印刷。悬臂或微束可以包括前表面、后表面、第一侧边缘、第二侧边缘、第一端和第二端。例如，前表面可以包括尖端。例如，后表面可以没有尖端。第一侧边缘和第二侧边缘可以是细长的。第一端可以是自由端。第二端可以与基部关联或者可以是非自由端。基部区可以与第一端或自由端关联。基部区可以包括尖端。如果期望，可以在每个悬臂上布置不止一个尖端。在一个实施例中，悬臂前表面是亲水的。水滴可以形成例如小于50°或小于40°或小于30°的接触角。在制成悬臂后，悬臂可以直接使用，无需进一步进行调节表面亲水性的处理。因此，在一个实施例中，不对悬臂前表面进行改变亲水性或疏水性的处理。可选地，可处理悬臂的整个悬臂前表面或者选定的部分前表面。如果期望，可以改变尖端的表面以改善印刷。例如，尖端的表面可以被制造得更为未水。尖〗而可以被削尖。在一个实施例中，利用能够钝化表面的吸收的化合物(例如亲水化合物)来处理悬臂的表面，所述亲水化合物例如为包括亚烧氧基(alkyIeneoxy )或乙烯氧基(ethyleneoxy)单元(例如PEG)的化合物,这种处理形成生物亲合的和亲水的表面层。这种表面处理的一个优点例如是抑制蛋白质吸收，因此减少蛋白质从尖端输送到表面所需的活化能。如果没有表面处理，则在某些情况下包括蛋白质的墨水可能不会弄湿未处理的悬臂。图2A是传统悬臂或微束210的立体图，其包括基部区214 (呈井状)的端部212。尖端216被布置在基部区中。端部212可以是悬臂的自由端。与图2A的左侧相对的末端可以是悬臂的固定端。通道和基部区通道在微流体和MEMS领域通常是公知的。通道可以储存流体，还能输送流体。通道可以由侧壁(包括相对的侧壁)和底板构成，如果期望，其还能被围住。通道的一端还可包 括壁。通道的一端可以通向更大区并且不被围住。例如，通道可开放通向本文描述的基部区，使得墨水可以与通道流通并从通道流到基部区。如图2B所示，在一个实施例中，悬臂220具有锥形凹入槽，称为通道221，其可以从悬臂的中间或从第二固定端部向第一自由端部222延伸。由于通道221的微腔效应及其锥形轮廓，墨水可以保持在凹入区，并可以被表面张力推到锥形端。因此，墨水可以向端部222自驱动，并进入基部区224，进而从尖端226沉积。因此，可以实现从探针到基底表面更一致的墨水沉积。另外，通道221允许储存更大量的墨水。因此，在需要补充墨水之前，可以沉积更大的区域。图2C在图2C所示的实施例中，悬臂230包括从悬臂的前表面233凹进的锥形通道231。通道231被制成锥形并且其宽度朝向基部区而逐渐变窄。在图2C中，前表面233可以具有四个边缘，并可以包括两个侧壁区235a、235b。基部区234布置在端部232。基部区234具有从基部区的前表面向外延伸的尖端236。在这个实施例中，侧壁区235a、235b不延伸到基部区234中。因此，与图2A和图2B所示的结构不同，尖端236未被侧壁围绕，并且基部区234延伸通过端部232，使得基部区234的底部表面与通道231的底部表面基本齐平。在图2C所示的实施例中，基部区234被配置为利用基部区234上的流体与通道231中的流体之间的表面张力差从通道231汲取流体(墨水)。具体地，因为基部区基本上没有边界，所以可以在尖端236周围的基部区234形成较大液滴。该较大液滴趋向于利用表面张力差从具有较小表面积的通道231汲取流体。作为一个实施例，图2D是图2C所示的悬臂230的侧视图。悬臂230可以被划分为储槽部230a和端部232。尖端236从基部区234的底部表面伸出，像通道区一样没有侧壁。基部区234可以由通道的侧壁、通道和端部232的三个边缘限定，但是在三个边缘处基本上没有边界。在图2E所示的实施例中，悬臂240具有带侧壁244b的基部区244，侧壁244b的高度小于通道的侧壁245b的高度。基部区可以完全延伸通过没有侧壁的另两个边缘。作为选择，基部区244可以可选地在端部的三个边缘处具有侧壁。
由于没有边界或侧壁，或者具有比通道的侧壁更低的侧壁，基部区可以对其中保持的流体液滴具有更少的约束。因此，基部区234、244上可以形成较大流体液滴。与通道中的流体相比，较大液滴可以具有更小的表面张力，流体可以被表面张力差从通道汲取到基部区内。因此，位于围绕尖端的基部区处的液滴可以为通道中的流体有效提供吸力。图2B和图2C所示的悬臂设计的实施例可以完成短量级和长量级(short andlong scale)印刷(扩展印刷,其中可以印刷较大数量的特征)。悬臂的尺寸和其他参数本领域技术人员可以根据应用改变尺寸。例如可以根据悬臂是A框架型还是跳板型来调节尺寸。而且，可以在设计悬臂时考虑墨水的类型。例如，可以考虑墨水的粘性。例如，DNA墨水的粘性可以很大。可以使用更高刚度和弹簧常数的A框架型悬臂。例如，在一个实施例中，悬臂的前表面的面积可以小于约10，000平方微米。在另 一实施例中，悬臂的前表面的面积可以小于约2，700平方微米。在一个实施例中，侧壁(第一和第二侧壁这两者)可以具有至少约200nm的高度。在另一实施例中，侧壁(第一和第二侧壁这两者)可以具有至少约400nm的高度。第一侧壁和第二侧壁的高度可以相同。在一个实施例中，第一侧壁和第二侧壁可以具有最大宽度和最小宽度，最大宽度可以大于最小宽度，使得侧壁被制成锥形。例如，侧壁可以具有约3 μ m到约20 μ m,或者约5 μ m到15 μ m的最大宽度。侧壁可以具有约I μ m到约10 μ m,或者约2 μ m到约8 μ m的最小宽度。最大侧壁宽度与最小宽度之差可以例如是约3μπι到约10 μ m。在一个实施例中，通道可以具有约10 μ m到约200 μ m，或者约50 μ m到约175 μ m，或者约75 μ m到约160 μ m的长度。在一个实施例中，该长度可以是约90 μ m到130 μ m。在一个实施例中，通道可以具有约50μπι或更少，或者约35μπι或更少，或者约25 μ m或更少的最大宽度。范围例如可以是约10 μ m到约50 μ m,或约20 μ m到约30 μ m的范围。这个最大宽度可以在悬臂的后端。宽度可以随着沿通道朝向自由端和基部区向下移动而变窄。在一个实施例中，通道可以具有约3μπι到25 μ m，或约5μπι到10 μ m，或约6 μ m
的最小宽度。最小宽度的这个区间可以提供基部区的边界。在一个实施例中，最大通道宽度与最小通道宽度之差例如可以是约5μπι到约50 μ m,或会勺10 μ m至丨J会勺30 μ m,或会勺15 μ m至丨J会勺25 μ m。在一个实施例中，通道的最小宽度位于通道与基部区之间的边界处，称为“喉部”(或第一通道端)，同时最大宽度位于靠近悬臂非自由端的相对端处，称为“尾部”(或第二通道端)。尾部(或第二通道端)的宽度可以例如是约5μηι到100 μ m,或者约15μηι到75 μ m,或者约25 μ m到50 μ m。喉部(或第一通道端)的宽度例如可以是约I μ m到25 μ m,或者约
2μ m到15 μ m,或者约3 μ m到9 μ m。喉部与尖端之间的距离可以例如是约I μ m到25 μ m,或者约2 μ m至Ij 11 μ m。侧壁的外边缘还能以第一角度来表征，侧壁的内边缘能以相对于悬臂的正交剖切平面的第二角度来表征，其中第一角度大于第二角度。例如，第一角度可以比第二角度大1°到20°，或者约3°到约10°。这样就可以提供锥形效果。悬臂的宽度例如可以是约10 μ m到约100 μ m，或者约20 μ m到约75 μ m，或者约10μ m到约30 μ m,或者约15 μ m到约25 μ m。尖端的高度和尖端的半径可以是本领域中公知的数值，本领域包括AFM成像领域和使用AFM和类似的尖端将墨水从尖端传送到表面的领域。例如，尖端的高度可以是约20 μ m或更少，或者约10 μ m或更少，或者约5 μ m或更少。尖端的半径可以例如是约50nm或更少，或者约25nm或更少。尖端的半径可以例如是约15nm。可以制成并使用纳米观尖端。对于多悬臂阵列而言，悬臂尖端之间的节距也能按本领域中的公知技术调节。例如，节距可以是约50 μ m到约150 μ m，或者约60 μ m到约110 μ m。在一个实施例中，第一侧壁、第二侧壁和通道在向自由端移动时均呈锥形而变得更窄,且第一侧壁和第二侧壁变窄至少4 μ m,而通道变窄至少15 μ m。在一个实施例中，悬臂包括氮化硅。这种悬臂的厚度可以例如是约l，000nm或更 少，或者约800nm或更少，或者约600那么或更少，或者约400nm或更少。悬臂的弹簧常数也能调整。其实例包括约O. lN/m到约ΙΟΝ/m，或者约O. 3N/m到约O. 7N/m。在一个实施例中，弹簧常数是O. 6N/m。墨水墨水可以适用于填装、流动、沉积，并与本文描述的悬臂和微束一起使用。例如，墨水的粘性可以调整。固体和液体的浓度可以调整。表面张力可以调整。如果需要，可以使用表面活性剂。可以使用添加剂和干燥剂。可以使用含水(aqueous)和不含水的墨水，可以调整混合溶剂系统的溶剂比例。特别关注包括一种或多种生物组分的墨水。例如，可以使用蛋白质、核酸、脂类等
坐寸ο也能将墨水调整为在悬臂上引入墨水，并与墨水池一起使用以将墨水引导至供填装的期望位置。制造方法在引言中引用的多种参考文献中描述了微制造方法。在优选实施例中，可以利用这样的削尖掩模来削尖尖端，该削尖掩模具有整体构成的三角形流体通道部(用于形成通道)和连接正方形部(用于形成基部区)。图案化氮化物的悬臂掩模不是原始掩模(M-ED)，而是较窄的M型掩模。这个掩模具有被用来使墨水漏到朝向尖端的区域的窄侧区。这两个掩模的组合导致墨水应用的改善和更均匀的墨水图案。图3A和图3B分别示出用于制造悬臂220、230的掩模的俯视平面图。在图3A中示出基部区的正方形掩模部324小于端部322。后来形成的基部区因此被侧壁包围。在图3B中示出正方形掩模部334大于整个端部332。所得到的基部区234因此基本上没有边界。在图3B中，基部区234的掩模部334可以是通道231的掩模部331的扩展延伸。另外，图3B和图3D的掩模提供对侧壁的大体锥形成形(与图3A和图3C不同)。具有整体构造的锥形尖端的氮化硅悬臂可以使用类似于Albrecht等人所描述的方法制造,参见 Albrecht 等人的 “Microfabrication of cantilever styli for theatomic force microscope (原子力显微镜的悬臂针的微制造)”,《真空科学与技术杂志》，A部分真空、表面和膜，1990年8月，第3386-3396页。然后，进行锥状凹坑的结晶图案(crystallgraphic)蚀刻并从娃晶片移除掩模层,从而形成氧化物层。这个氧化物随后被图案化而形成包括锥状凹坑的区域和相邻的三角区。这个氧化物层可以起到削尖尖端变尖的作用，和/或要不然就控制凹坑的顶点半径和形状(参见Akamine的“Low temperaturethermal oxidation sharpening of microcast tips(精密铸造尖端的低温热氧化削尖)”，《真空科学与技术杂志》，B部分，1992年10月，第2307-2310页)。不局限于理论方面，氧化物层中的压缩应力可以造成氧化物沿与表面正交的方向扩展。靠近锥状凹坑的底部，这种扩展会因为靠近相对面而受阻。这可以导致剖面轮廓从V形变成尖角，并使顶点的曲率半径减小。氧化物层还能起到形成随后形成的氮化硅悬臂中的通道的模具的作用。已经执行的制作尖端的步骤可以因此被改变，从而在悬臂上制造开放通道。用于输送流体的开放通道用于NanoInk公司(Skokie, 1L)研制和销售的墨水池产品。在一些可选实施例中，凹入的基部可以在其一侧、两侧或三侧具有侧壁。该侧壁可以比通道的侧壁区低。印刷方法为了在大面积上快速制作数百万的特征，DPN印刷可以使用具有高密度ID和2D笔阵列的MEMS装置。这些MEMS装置可以在多种材料的并行印刷时显著扩展DPN的能力，但同时要求阵列内每个笔具备特别的性能。毫微级光刻目前面临的挑战之一是产量高、重复性好和成本低的纳米级图案。使用本文公开的系统可以在固体基底上实现可再现的高密度化学和生物图案。这种图案可以用于涉及纳米和生物技术的研究和商业应用，例如用于定位高密度蛋白质和核酸、DNA纳米和微阵列、制造芯片实验室(lab on a chip)传感器、集成电路和MEMS。提供在表面上印刷微观或纳米观图案的方法。该方法包括将流体从上述悬臂的通道沉积到悬臂的端部表面。该端部包括具有尖端的基部区，以及其中基部区的至少一侧没有边界，或者具有实质上比通道的侧壁更低的侧壁。沉积包括利用基部区中的流体与通道中的流体之间的表面张力差从通道向基部区汲取流体。通过相对于表面移动悬臂的端部，流体可以从悬臂的端部传递到不同位置的表面。所获得的图案可以具有宽度为约15nm到约100 μ m、或者约IOOnm到约50 μ m、或者约I μ m到约25 μ m的特征，该宽度例如为约I μ m到约15 μ m。在沉积工艺期间，悬臂的端部(特别是尖端)可以接触表面。特征的侧向尺寸(例如，直径或线宽)可以是Iym或更小。如图10至图12进一步所示，本文公开的实施例改进了用于制造高的和生物芯片或MEMS装置的DPN (用于任何液体墨水DPN印刷，不限于生物或MEMS)的印刷能力。使用具有微流体通道的悬臂可以改善产品质量并提高生产量。可以提供包括本文描述的装置的成套工具。成套工具也可包括至少一个墨水、至少一个基底、至少一个墨水池、一个或多个其他附件、和/或至少一份使用成套工具的说明书。还能制成仪器来使用本文描述的装置。例如,可以从NanoInk公司(Skokie, 1L)获得印刷仪，包括DPN 5000或者NLP 2000仪器。例如，参见美国专利公开文献2009/0023607(NanoInk公司)描述的纳米光刻仪。其他实施例(“ED实施例”)
针对ED (“扩展传递”)，进一步描述了至少十一个其他实施例。称为EDl的一个实施例包括装置,该装置包括具有第一表面和第二表面的细长悬臂，其中该悬臂包括至少一个布置在悬臂的端部的尖端；在第一表面上的凹入区，其中该凹入区包括沿悬臂的长度方向的第一细长部和围绕尖端的第二扩展部。ED2.实施例EDl的装置，其中凹入区的第二扩展部在悬臂的端部具有侧壁。ED3.实施例EDl的装置，其中凹入区的第二扩展部延伸贯穿悬臂的端部。ED4.实施例EDl的装置，其中第二扩展部的至少一侧没有侧壁。ED5.实施例EDl的装置，其中凹入区的第一细长部具有两个侧壁，以及其中凹入区的第二扩展部的至少一个侧壁比侧壁的第一细长部的两个侧壁低。ED6.实施例EDl的装置，其中第一细长部被配置为朝向凹入区的第二扩展部传递流体的通道，以及其中第一细长部具有宽度朝向第二扩展部变窄的锥形。ED7.实施例EDl的装置，其中凹入区的第一细长部具有两个侧壁，以及其中两个侧壁的每一个的宽度沿悬臂的长度基本相等。ED8.实施例EDl的装置，其中凹入区的第二扩展部基本上呈正方形。ED9.实施例EDl的装置，其中凹入区的第二扩展部延伸贯穿悬臂的端部，其中凹·入区的第一细长部具有两个侧壁，以及其中两个侧壁的每一个的上表面朝向端部宽度而变窄。ED10.实施例EDl的装置，其中凹入区的第二扩展部延伸贯穿悬臂的端部，其中凹入区的第一细长部具有两个侧壁，其中两个侧壁的每一个的上表面的宽度朝向端部而变窄，并且其中两个侧壁的每一个的上表面的宽度朝向端部至少变窄10%。ED11.实施例EDl的装置，其中凹入区的第二扩展部延伸贯穿悬臂的端部，其中凹入区的第一细长部具有两个侧壁，其中两个侧壁的每一个的上表面的宽度朝向端部而变窄，并且其中两个侧壁的每一个的上表面的宽度朝向端部至少变窄50%。工作实例包括照片的附图示出几个工作实例。图4示出已经应用于用于制备生物和化学阵列的DPN工艺中的实际进展。#1是没有槽或凹部的传统悬臂。#2具有延伸通过悬臂的长度、终止于围绕尖端的端部的井的锥形槽。#3具有经过悬臂的长度、终止于底座中的井的非锥形槽。#4具有在悬臂的端部中并连接到锥形凹入通道的凹入区。悬臂特征的变型可改变印刷结果。例如，图5例示了使用多笔阵列的印刷问题，其中不是所有的笔产生图案。例如，左边第三个悬臂就不显现斑点。相比之下，图6示出使用所有或者基本上所有的笔进行的成功印刷。例如，超过80%的笔可以同时印刷,或者超过90%,或者超过95%,或者超过98%的笔可以同时印刷。大量实验数据提供了根据本文公开的实施例的悬臂表面上浮设的微流体通道有利于流体从悬臂流到尖端的证据。另外，图7是利用根据实施例的悬臂阵列印刷的图案的近距离视图的图像。点迹的尺寸小于I P m,对应于I毫微微升沉积量。另外，图8是使用图2C的实施例进行一致性墨水沉积的实例的图像。此外，图9是图8所示的图像的近距离视图。
此外，图10是使用图2C的实施例进行多种核酸、DNA、溶液的沉积的图像。图11是图10所示的图像的近距离视图。图12是使用图2C所示的实施例印刷的蛋白质阵列、多个细胞因子阵列的图像。其他实施例(“传感器实施例”)在一个应用中，使用本文描述的装置和方法可以制备传感器。例如，参见2010年4月20日提交的美国申请第61/326,103号，其通过援引整体并入此处。例如，需要提供用于复合印刷小型结构的更好方法。另外，需要开发更灵敏、精确、多功能、稳固和低成本的感测方法，以及制造和使用这些改进的传感器的方法。具体而言，与生物学相关的感测是重要的商业需求，并且需要复合生物结构。例如，更好的传感器将促进多个药物领域。还需要大量制造并使用传感器的方法。例如，本文提供的实施例包括装置、物品、成套工具以及组合物、以及制造方法及其使用方法，其中可以制备传感器或传感器元件。 例如，一个实施例提供了对预制的纳米级或微米级结构的复合可寻址印刷。该印刷可以用来形成传感器。该预制结构例如可以是悬臂。例如，一个实施例提供了一种方法，该方法包括提供至少一个尖端；提供至少一个基底，其中该基底包括至少一个感测元件；将至少一个墨水组分布置在尖端上，使得该尖端包括墨水组分；以及相对于感测元件移动包含墨水组分的尖端，使得墨水组分从尖端沉积到感测元件，以形成改进的基底。尖端可以是悬臂结构的一部分，悬臂结构如本文所述为微束结构。至少一个实施例的至少一个优点包括在制备感测元件时改进空间分辨率。至少一个实施例的至少一个优点是同时感测多个分析物的能力。至少一个实施例的至少一个优点是感测更为灵敏。可以从NanoInk公司(Skokie，1L)获得仪器、材料、装置、附件和成套工具。微机电传感器(MEMS)和纳米机电传感器(NEMS)是本领域中公知的。所述传感器可以是物理传感器或化学传感器。例如，所述传感器可以用于诊断生物疾病。所述传感器可以用来同时检测多个分析物。例如，描述感测及相关装置和方法的科技文献包括(I) Sauran等人，《分析化学》，2004年第76期，第3194页-3198页；(2) Dhayal等人，《美国化学杂志》，第128期，11(2006)，第3716页-3721页；(3) Dutta等人，《分析化学》，2003年，第75期，第2342页-2348页；(4) Belaubre等人，《应用物理快报》，2003，82，18，3122，(5) Yue等人，((Nanoletters)), 2008,8, 2,第 520-524 页;(6) Lynch 等人，《蛋白质组学》,2004 年,4,第1695 页-1702 页。专利文献例如包括美国专利公开文献第2010/0086992号(Himmelhaus等人)和第2010/0086735 号(Baldwin 等人)。另外，直接书写光刻术和纳米光刻术是本领域中公知的。例如，如上所述，墨水组分可以布置在尖端，墨水组分可以从尖端传送到基底。可以使用蘸笔法。可以进行纳米级和微米级印刷。技术文献包括美国专利公开文献2010/0048427 (矩阵墨水)；美国专利公开文献2009/0143246 (矩阵墨水);美国专利公开文献2010/0040661 (干细胞);美国专利公开文献2008/0105042 (二维阵列)；美国专利公开文献2009/0325816 (二维阵列)；美国专利公开文献2008/0309688 (视口);美国专利公开文献2009/0205091 (调平(leveling))；美国专利公开文献2009/0023607 (仪器);美国专利公开文献2002/0063212 (DPN);美国专利公开文献2002/0122873 (APN);美国专利公开文献2003/0068446 (蛋白质阵列);美国专利公开文献2005/0009206 (蛋白质印刷)；美国专利公开文献2007/0129321 (病毒阵列)；美国专利公开文献2008/0269073 (核酸阵列)；美国专利公开文献2009/0133169 (悬臂上墨)；美国专利公开文献2008/0242559 (蛋白质阵列)；美国临时申请61/225，530 (水凝胶阵列)；美国临时申请61/314，498 (水凝胶阵列)；美国临时申请61/324，167 (改进的笔)；Jang等人的《Scanning (扫描)》，31，(2000)，1-6 ;美国专利第7，034，854号(墨水池);以及WO 2009/132321 (聚合物笔光刻术)。悬臂和布置在悬臂的端部的尖端是本领域中公知的。可以使用实心、非中空的尖端。它们可以没有孔。它们可以是纳米观尖端。它们可以是扫描探针显微镜尖端，包括原子力显微镜尖端。例如，它们可以具有例如小于IOOnm的尖端半径,或者小于50nm,或者小于25nm。尖端可以通过本领域中公知的方法削尖和清洁。如本领域中所公知的，可以对尖端进行表面处理以改善沉积。例如，参见美国专利公开文献2008/0269073 (核酸阵列)；美国 专利公开文献2003/0068446 (蛋白质阵列)以及美国专利公开文献2002/0063212 (DPN)。如果需要，可以使用等离子体清洁。感测元件是本领域中公知的，例如可以是微米悬臂或纳米悬臂等悬臂或薄膜等。感测元件可以设计光学、电化学和电子感测。可以使用感测元件以作为生物反应接合分子或捕获剂的基底。微米级悬臂和纳米级悬臂是本领域中公知的。例如,参见Goeders等人，《化学评论》，2008年，第108期，第522页-542页；参见美国专利第7，207，206号和7，291，466号。微米级悬臂可以是AFM悬臂。悬臂可以是A框架型或跳板型。如果期望，悬臂的宽度、长度和形状可以增大或减小，以改进感测性能和可印刷性。微流体通道可以出现在悬臂上，以引导流体流到尖端并充当储槽。可以使用没有尖端的悬臂。悬臂结构可以包括这样的材料并以此材料制成悬臂，所述材料例如为氮化硅、硅和聚合材料。感测元件的表面可以是疏水的或亲水的。感测元件可以在使用前清洗。例如，感测元件可以利用等离子体清洗来清洁。清洗的时间能被调整为提供最佳结果。感测元件可以在使用前进行表面涂布处理。例如，可以使用活性硅烷涂层。感测元件能被处理成具有阻止分子吸收的涂层和例如为阻止蛋白质吸收的材料。墨水组分是本领域中公知的。它们可以包括至少一种待图案化的图案化组分或材料,例如为纳米颗粒或其他纳米结构。墨水组分可以包括至少一个载体和至少待沉积的材料。该载体例如可以是水载体系统，包括纯水或添加有一种或多种其他溶剂(优选可溶于水)的水。可以调整载体的PH值。待沉积的材料可以是诸如生物分子(biomolecule)等分子。所述生物分子例如包括蛋白质、肽类、核酸、DNA、RNA、酵素等。
墨水组分可以包括至少一个合成聚合物，包括被设计成在进一步反应时产生水凝胶的聚合物(例如水凝胶前体)。墨水组分也能包括诸如表面活性剂等添加剂。可以获得高分辨率。例如，所印刷的特征边界之间的距离可以是ΙΟμπι或更少，5 μ m或更少，I μ m或更少,或500nm或更少。沉积在本领域中是公知的，包括纳米级沉积，其包括从尖端到基底的材料传送。例如，尖端可以相对于基底移动，或者基底可以相对于尖端移动。可以使用接触法，其中尖端与基底可以接触。在一个实施例中，不进行喷墨印刷。可以沉积毫微微升、微微升及在某些情况下纳米升量级的分子。
当尖端沿侧向尺寸相对于基底移动以生成包括曲线或直线等线迹时，或者当尖端沿侧向尺寸相对基底静止以生成点迹或圆时，可以产生沉积。可以调整停留时间、移动速率和沉积率，以提供期望的线宽或点迹直径。可以在同一点重复印刷迹。可以调整印刷期间的相对湿度以改进印刷。例如，可以使用超过50%、或超过60%的相对湿度来印刷。感测元件上的材料可以是本领域中公知的捕获剂。可以调整并选择捕获剂，以与本领域中公知的目标分子接合。可以实现特定接合。可以使用蛋白质、肽和抗体捕获剂。可以使用包括复合蛋白质、肽类和抗体的复合捕获剂系统。目标分子/样本样本可以包括本领域中公知的一个或多个目标分子。可以调整并选择所述目标分子以与本领域中公知的捕获剂接合。捕获剂接合到目标分子可以提供悬臂的可检测的改变，例如应力、共振和偏移。在印刷之后，传感器元件可以以较高的相对湿度存放，以维持点迹(包括蛋白质)的水合状态。其应用例如包括疾病筛查、点突变分析、血液葡萄糖监测、诊断、组织工程、亚细胞结构特征的询问、与芯片实验室一起使用、基本研究、以及化学和生物战剂检测。其他应用在本文引用的参考中描述。可以分析病毒。可以分析包括干细胞的细胞。可以分析抗体和抗原。可以实现阿克(attogram)级灵敏度。可以使用来自NanoInk公司(Skokie，1L)的仪器、装置和方法，包括NLP 2000系统；DPN 笔阵列=M型;DPN 笔阵列=E型;DPN 墨水井阵列M-12MW型；DPN 基底氧化硅。可以根据印刷蛋白质墨水的程序制备墨水和墨水池。可以使用与蛋白质墨水混合的AlexaFluor牌墨水。为了实现均匀的点迹尺寸，悬臂可以是疏水的。在200毫米汞柱的介质环境下，将所有悬臂在氧等离子体清洁器中处理20s。将丙基三甲氧基硅烷(GTMO)正常地蒸发到悬臂的下侧。80°C下进行两小时，没有GTMO时在100°C下进行整夜。对于6 μ m点迹，尖端可以在50%的湿度下滴4次。然后一次完成I个尖端的印刷。为了确保给每个点迹的印刷施加相同压力并形成优美的圆点，可以将书写尖端放置在待印刷的悬臂之上的25 μ m处。然后可以上移20 μ m的台阶并检查印刷。一次可以上移I μm的台阶直到印刷出单个均匀的点迹。如果不同的墨水具有较小的点迹尺寸(由于不同的荧光团)，可以在完全相同的位置重新加墨来制作更大的点迹。可以在成像前保持样本水合。描述了其他实例。 从Invitrogen购买N蛋白质和它们的轭合物(conjugate)。正常山羊目录#10200 5ml 5mg/ml正常鼠IgG 目录 #10400C 5ml正常兔IgG 目录 #10500C 5ml驴抗羊IgG (H+L) Alcxa FluorX.. MO 目录 #A21097 O. 5ml*2mg/mL*鸡抗山羊IgG (H+L) Aiexa Fluor 488 目录 #A21467 O. 5ml*2mg/mL*驴抗鼠IgG (H+L) Alcxa Ι·.1πο - 46 目录 #Α10036 O. 5ml*2mg/mL*鸡抗兔IgG (H+L) Alcxa Fluor 647 目录 #A214430. 5ml*2mg/mL*这些蛋白质被分裂成不同的片段。稍后使用的那些被真空密封并放置在_80°C的冷冻室中。马上要用的正常蛋白质溶液用I倍PBS缓冲剂稀释到2. 5mg/ml。轭合物IgG蛋白质在反应前被稀释20倍或500倍。为了印刷，蛋白质可以与蛋白质墨水溶液按5:3的比率组合。随后将0.3μ1注入到M型墨水池，以用每种蛋白质填充3个储槽。在本实验中使用如上所述的和下面将要求保护的NanoInk的M-EXP尖端，并在使用日之前在200毫米汞柱下用氧等离子体清洗20s。利用金刚石划线器切割硅晶片并刻出粗糙特征标记。单个硅芯片在超纯丙酮(acetone)中声波处理20分钟之后，再在超纯异丙醇(isopropanol)中声波处理20分钟，从而被彻底清洗。然后将该芯片放在具有丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)的玻璃皮氏培养皿中。GPTMS通过从放置在玻璃皮氏培养皿中的离心管注射到几个盖子中而放置。皮氏培养皿上放置有罩子，然后放入100°C的烤箱中2个小时，以使GPTMS蒸发到基底上。然后移除GPTMS,基底被重新插入80°C的烤箱整夜。这样确保基底的疏水性足以印刷极性墨水，并且蛋白质将可以永久接合到环氧表面。在几个不同湿度条件下进行蛋白质印刷。最普遍使用的是50%在高湿度下印刷一致性好的极大点迹，并在低湿度下印刷较小的点迹。在印刷前可以滴出墨水。对于较大的6 μ m点迹，4个滴点通常足够，然后印刷其他3-10个可重复的点迹。对于较小的1-2 μ m点迹，需要8-10个滴点来印刷10-20个特征。为了印刷彼此靠近的不同蛋白质，使用高级图案顺序，其将第一尖端定位在基底上，然后移动随后的尖端以沉积非常靠近第一点迹的特征。利用几个不同的印刷节距
11μ m、16. 5 μ m 和 33 μ m。
反应在印刷后，将基底和墨水放置在湿度容器(70-100%湿度)中并允许在室温下反应3小时。这允许蛋白质接合到表面。然后用milli Q水清洗基底，然后与PBS和O. 1%非离子活性剂的混合物摇晃20。然后将大滴干酪素(casein)蛋白质溶液放置在反应区上以作为阻断剂，并允许在所印刷的特征之间接合至未反应的环氧树脂。这允许在高湿度下反应I小时。基底按如上方式再次清洗。将三个轭合物抗体稀释到100 μ g/ml并在单种溶液中混合在一起。此溶液以大液滴形式放置在反应区上，并允许在高湿度下反应I小时。最后一次清洗基底并在荧光显微镜下观察。 另外，对于传感器应用，图13的顶部不出将突光标记后的IgG的6 μ m点迹印刷到商用AFM悬臂上的亮区活动图像。底部示出在悬臂上的印刷域的荧光图像。最后，图14示出针对传感器应用的在定制的具有不同弹簧常数的悬臂阵列上印刷的荧光标记后的四种不同蛋白质。
权利要求
1.一种装置，包括 至少一个悬臂，包括前表面、第一侧边缘、第二侧边缘、作为自由端的第一端以及作为非自由端的第二端， 其中所述前表面包括 布置在第一悬臂侧边缘的至少一个第一侧壁和布置在与所述第一悬臂侧边缘相对的第二悬臂侧边缘的至少一个第二侧壁； 至少一个通道，适用于保持流体，所述通道被布置在所述第一侧壁与第二侧壁之间，其中所述通道、所述第一侧壁和所述第二侧壁朝向所述悬臂的自由端延伸，但未抵达所述自由端，以及 基部区，具有由所述第一侧边缘、所述第二侧边缘以及所述悬臂的自由端、还有所述第一侧壁、第二侧壁以及所述通道限定的边界， 其中所述基部区包括从所述悬臂的前表面向外延伸的尖端。
2.如权利要求I所述的装置，其中所述通道被制成锥形，并具有随着所述通道向所述基部区延伸而逐渐变窄的宽度。
3.如权利要求I所述的装置，其中所述第一侧壁和第二侧壁被制成锥形，并具有随着它们向所述基部区延伸而逐渐变窄的宽度。
4.如权利要求I所述的装置，其中所述基部区与所述通道的底部表面基本齐平。
5.如权利要求I所述的装置，其中第一侧边缘和所述第二侧边缘不平行，并且所述悬臂接近所述自由端而变窄。
6.如权利要求I所述的装置，其中所述悬臂的前表面的面积小于约10，OOO平方微米。
7.如权利要求I所述的装置，其中所述悬臂的前表面的面积小于约2，700平方微米。
8.如权利要求I所述的装置，其中所述侧壁具有至少约200nm的高度。
9.如权利要求I所述的装置，其中所述侧壁具有至少约400nm的高度。
10.如权利要求I所述的装置，其中所述通道具有约10微米到约200微米的长度。
11.如权利要求I所述的装置，其中所述通道具有约50微米或更少的最大宽度。
12.如权利要求I所述的装置，其中所述悬臂的前表面是亲水的。
13.如权利要求I所述的装置，其中对所述悬臂的前表面不进行改变亲水性或疏水性的处理。
14.如权利要求I所述的装置，其中所述尖端是纳米观尖端。
15.如权利要求I所述的装置，其中所述尖端是没有孔或洞的实心尖端。
16.如权利要求I所述的装置，其中所述尖端的特征在于尖端的半径小于约20微米。
17.如权利要求I所述的装置，其中所述尖端具有小于约3微米的尖端高度。
18.如权利要求I所述的装置，其中所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述通道均被制成在向所述自由端移动时变得更窄的锥形。
19.如权利要求I所述的装置，其中所述第一侧壁、所述第二侧壁和所述通道均被制成在向所述自由端移动时变得更窄的锥形，并且所述第一侧壁和第二侧壁至少变窄4微米，而所述通道至少变窄15微米。
20.如权利要求I所述的装置，其中所述悬臂是A框架型悬臂或者跳板型悬臂。
21.一种被配置为传递流体以形成微观或纳米观图案的系统，所述系统包括至少一个微束阵列；以及 控制装置，被配置为控制所述微束阵列的移动； 其中每个微束包括 端部； 尖端，从所述端部的基部区伸出； 通道，沿着所述微束设置并与所述基部区流体连通，其中所述通道具有侧壁；以及 其中所述基部区从所述侧壁的外表面凹进并延伸到所述端部的至少一侧。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述基部延伸到所述端部的三侧。
23.如权利要求21所述的系统，其中所述基部延伸到所述端部的三侧，并且其中所述基部通过完全遮蔽所述端部而形成。
24.如权利要求21所述的系统，其中所述通道被制成锥形，并具有朝向所述基部区逐渐变窄的宽度。
25.如权利要求21所述的系统，其中所述基部被配置为通过所述基部上的流体与所述通道中的流体之间的表面张力差而从所述通道汲取流体。
26.如权利要求21所述的系统，其中所述基部区包括所述通道的扩大部，并且其中所述扩大部的至少一侧没有侧壁。
27.如权利要求21所述的系统，其中所述基部区具有与所述通道的底部表面基本齐平的侧向表面。
28.如权利要求21所述的系统，所述尖端与所述基部区整体形成。
29.如权利要求21所述的系统，其中所述尖端具有距所述基部区至少约3微米的高度。
30.如权利要求21所述的系统，其中所述阵列包括至少十个微束。
31.一种在表面上印刷微观或纳米观图案的方法，所述方法包括 将来自悬臂中的通道的流体沉积到位于所述悬臂的端部处的表面； 其中所述端部包括基部区，所述基部区上具有尖端，并且其中所述基部区至少在一侧没有边界，或者具有实质上比所述通道的侧壁更低的侧壁。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述沉积步骤包括利用所述基部区中的流体与所述通道中的流体之间的表面张力差从所述通道向所述基部区汲取流体。
33.如权利要求31所述的方法，还包括相对所述表面移动所述悬臂的端部，使得流体从所述悬臂的端部向所述表面传递。
34.如权利要求31所述的方法，其中所述流体在所述表面上形成宽度为约I微米到约100微米的特征。
35.如权利要求31所述的方法，其中所述流体在所述表面上形成宽度为约I微米到约15微米的特征。
36.如权利要求31所述的方法，其中所述沉积步骤包括使所述悬臂和所述表面接触。
37.如权利要求31所述的方法，其中所述流体是含水流体。
38.如权利要求31所述的方法，其中所述流体包括至少一种生物分子。
39.如权利要求31所述的方法，其中所述流体包括至少一种蛋白质。
40.如权利要求31所述的方法，其中所述悬臂是悬臂阵列的一部分。
41.一种制造微型悬臂的方法，所述方法包括提供具有端部的细长束； 在所述％5部形成尖; 沿着所述束敷设具有锥形通道区的掩模，其中所述通道的掩模部具有基本上围住所述端部的扩展部；以及 蚀刻所述细长束以形成所述锥形区和与所述扩展部对应的基部区，其中所述基部区完全延伸通过所述端部的至少一侧。
42.一种装置，包括 悬臂，包括 通道 两个侧壁区，将所述通道夹在其间； 可选的尖端，被布置在所述悬臂的自由端部处；以及 加宽的通道区，围绕所述尖端； 其中所述加宽的通道区完全延伸通过所述自由端部的至少一侧。
43.一种方法，包括 提供根据权利要求I所述的装置， 将墨水沉积在所述通道中和所述尖端上，以及 将墨水从所述尖端沉积到基底。
44.一种适用于将墨水印刷到基底上并包括如权利要求I所述的装置的仪器。
45.一种包括如权利要求I所述的装置的成套工具。
46.如权利要求45所述的成套工具，其中所述成套工具还包括关于使用如权利要求I所述的装置的说明书。
47.如权利要求45所述的成套工具，其中所述成套工具还包括与如权利要求I所述的装置一起使用的墨水。
48.一种方法，包括 将至少一种墨水填装到包括多个悬臂的装置上，每个悬臂上包括至少一个尖端， 将来自所述多个悬臂和尖端的墨水沉积到基底， 其中至少80%的尖端显示出将墨水成功沉积到所述基底上。
49.如权利要求48所述的方法，其中至少90%的尖端显示出将墨水成功沉积到所述基底上。
50.如权利要求48所述的方法，其中所述悬臂是如权利要求I所述的悬臂。
51.如权利要求48所述的方法，其中所述方法被用来图案化超过1，000个特征，并且超过80%的特征被成功图案化。
52.如权利要求48所述的方法，其中所述方法被用来图案化超过I，000个特征，并且超过90%的特征被成功图案化。
53.如权利要求48所述的方法，其中所述方法被用来图案化超过I，000个特征，并且超过95%的特征被成功图案化。
54.一种装置，包括细长悬臂，具有第一表面和第二表面，其中所述悬臂包括至少一个尖端，被布置在所述悬臂的端部处；凹入区，位于所述第一表面上，其中所述凹入区包括沿所述悬臂的长度方向设置的第一细长部；以及第二扩展部，围绕所述尖端。
55.根据权利要求2所述的装置，其中表面张力将流体从所述通道驱向所述基部区。
全文摘要
可以例如用围绕悬臂的尖端的凹入区来改进悬臂设计，该悬臂用于从悬臂的尖端图案化。一种用于印刷纳米观和微观图案的装置包括至少一个悬臂，该悬臂具有前表面、第一侧边缘、第二侧边缘、以及作为自由端的第一端和作为非自由端的第二端。该前表面包括布置在第一悬臂侧边缘的至少一个第一侧壁和布置在与第一悬臂侧边缘相对的第二悬臂侧边缘的至少一个第二侧壁；至少一个通道，适用于保持流体，被布置在所述第一侧壁与第二侧壁之间，其中通道、第一侧壁和第二侧壁朝向悬臂的自由端延伸，但未抵达该自由端；以及基部区，具有由第一边缘、第二边缘以及悬臂的自由端、还有第一侧壁、第二侧壁和通道限定的边界，其中该基部区包括从悬臂的前表面向外延伸的尖端。可以获得对沉积的改进。包括生物分子的流体墨水可以被成功图案化。
文档编号G03F7/00GK102934027SQ201180017979
公开日2013年2月13日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年4月14日
发明者约瑟夫·S·弗拉加拉, R·罗杰·席勒, 谢尔盖·V·罗兹霍克 申请人:纳米墨水公司