制造微阵列的方法

制造微阵列的方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年10月14日、申请号为200880123717. 8、发明名称为"制 造微阵列的方法"的中国国家专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请
[0003] 本申请要求于2007年11月14日提交的美国临时申请No. 60/987,902的优先权。
技术领域
[0004] 本申请涉及一种制备微阵列的方法，以及一种将复制材料添加到所述气相涂覆的 微观特征上以形成模具的方法。
【背景技术】
[0005] 在商业和工业应用中，关注的是减小制品和器件的尺寸。在器件被制造得越来越 小的电子器件领域更是这样。例如，微结构化和纳米结构化的器件可用于诸如平板显示器、 化学传感器和生物吸收基底的制品中。已经发现微结构化制品（具有微观特征）在（例 如）电致发光器件、用于显示装置的场发射阴极、微流体膜和图案化电子元件和电路中具 有商业实用性。所关注的微结构化制品包括在基底材料上的微球体或微透镜阵列。它们可 被用作（例如）在指示牌或基底上创建透镜、虚像，以用于利用表面等离子体共振的分析技 术来检测-(例如）表面增强的拉曼光谱分析。

【发明内容】

[0006] 需要利用低成本制造技术产生微观特征的阵列。低成本制造技术包括允许复制母 板模具的技术。为了进一步节约成本和提高速度，复制步骤可在滚筒式生产线上进行。所 提供的方法涉及在离散的微观特征阵列上方涂覆涂层，以生成具有与初始微观特征不同的 微观特征的阵列。这些不同的微观特征可包括（例如）球体、类球体和圆柱形轮廓。
[0007] 在一个方面，提供了一种制备阵列的方法，该方法包括：在基底上提供多个离散的 第一微观特征，其中第一微观特征中的每个具有第一轮廓；以及在第一微观特征上沉积材 料，以形成具有与第一轮廓基本不同的第二轮廓的第二微观特征，其中第二微观特征中的 至少一个不包括基本平坦的表面。
[0008] 在另一方面，提供了一种制备阵列的方法，该方法包括：在基底上提供多个离散的 第一微观特征，其中第一微观特征中的每个具有第一轮廓；在第一微观特征上沉积材料以 形成具有与第一轮廓基本不同的第二轮廓的第二微观特征，其中第二微观特征中的至少一 个不包括基本平坦的表面；将第一复制材料添加到具有第二轮廓的第二微观特征上；以及 将第一复制材料与第二微观特征分离以形成模具。
[0009] 在又一方面，提供了一种模具，该模具包括：在基底上的多个离散的第一微观特 征，其中第一微观特征中的每个具有第一轮廓；以及在第一微观特征中的每个上的第一轮 廓上的材料，所述材料形成具有与第一轮廓基本不同的第二轮廓的第二微观特征，其中第 二微观特征中的至少一个不包括基本平坦的表面。
[0010] 在本文中，冠词"一个"和"所述"与"至少一个"可互换地使用，表示被描述的一个 或多个元件。
[0011] "微结构"指其最大尺寸在从约0. 1微米至约1000微米范围内的结构。在本专利 申请中，纳米特征的范围与微观特征的范围重叠。
[0012] "纳米特征"指其最大尺寸在从约Inm至约1000 nm范围内的特征物。本专利申请 中的任何制品的纳米特征小于在制品上产生的微观结构。
[0013] "图案"指可包括特征物或结构或二者组合的规则阵列或随机阵列的结构（一个或 多个）。
[0014] "轮廓"指例如微观特征的物体的外形，并且主要表示从侧部观看到的物体；
[0015] "抗蚀剂"指布置于基底上的一层或多层材料，用于选择性地允许蚀刻剂按照图案 化方式穿过。以及
[0016] "球体"或"类球体"指类似球体但不是理想的球体的形状，并且可具有圆形或椭圆 形的弧的轮廓。
[0017] 提供了制备具有微观特征的阵列的方法，利用低成本制造技术（例如在滚筒式生 产线上）实现该方法。所述方法可提供包括微观特征的阵列，所述微观特征可具有球体、类 球体和圆柱体特征。通过所提供的方法制造的阵列可用作（例如）供光学应用的微透镜阵 列、供依赖于表面等离子体激元效应（例如，表面增强拉曼光谱分析（SERS)、表面增强荧光 或其它表面增强光学技术）的分析的基底以及生产用于生物应用的微流体阵列。本文提供 的方法包括形成模具并利用所述模具形成多个复制品。所提供的复制品可用于与初始阵列 的应用相同的应用。
[0018] 在附图和下文的说明中示出一个或多个实施例的细节。从【具体实施方式】、附图和 权利要求书中，可以充分理解其它特征、目的和优点。
【附图说明】
[0019] 图IA和图IB是包括多个离散微观特征的基底的实施例的附图；
[0020] 图2A是具有微观柱阵列的基底的附图；
[0021] 图2B是具有沉积材料的微观柱阵列的附图；
[0022] 图2C是在微观柱上方具有第一复制材料的图2B的阵列的附图；
[0023] 图2D是模具的附图；
[0024] 图2E是与图2D的模具接触的第二复制材料的附图；
[0025] 图2F是图2E的复制品的附图；
[0026] 图3A和图3B是通过提供的方法制造的阵列的不同实施例的显微照片；
[0027] 图4A和图4B是根据实例1制造的微阵列的显微照片；
[0028] 图5A和图5B是实例4的复制品的聚二甲基硅氧烷（PDMS)的显微照片；
[0029] 图6是利用实例5中的基底的联吡啶的SERS光谱。
【具体实施方式】
[0030] 表述的数值范围包括包含在该范围内的所有数值（例如，1至5,包括1、1. 5、2、 2. 75、3、3. 80、4和5)。假定本文所有数字均被术语"约"修饰。
[0031] 本发明提供一种制造阵列的方法，所述方法包括提供包括多个离散的第一微观 特征的基底，其中每个第一微观特征具有第一轮廓。所述基底可从多种材料中进行选择。 这些材料包括诸如聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物膜或诸如玻璃、硅晶片和被涂 覆的硅晶片的无机材料。被涂覆的硅晶圆可包括具有诸如聚酰亚胺或聚氨酯丙烯酸酯 的聚合物膜涂层的晶圆，或者可包括诸如Si(^#层的无机涂层。另外，所述基底可以是 由 Wiltzius 等人在 Phys. Rev.A. ,36(6),2991, (1987)的标题为"Structure of Porous Vycor Glass"的文中公开的多孔玻璃；Higgens等人在Nature, 404, 476(2000)中的标题 为"Anisotropic Spinodal Dewetting As a Route to Self-assembly of Patterned Surfaces"的文中描述的通过薄聚合物膜去湿的聚合物表面；例如Ringe等人在Solid State Ionics, 177, 2473 (2006)中的标题为 "Nanoscaled Surface Structures of Ionic Crystals by Spinodal Composition"的文中描述的混合离子晶体或光敏基底。光敏基底 可包含光敏聚合物、陶瓷或玻璃。
[0032] 基底可包括多个离散的第一微观特征。离散的第一微观特征可形成图案。图案 可形成阵列。本文应当理解术语"微观特征"包括可以为微米级（从约Iym至约1000 μπι 或更大）的特征物以及可以为纳米级（从约Inm至约1000 nm)的特征物。所述尺寸是阵 列中特征物的平均最小尺寸，并且（例如）如果特征物是圆柱形柱，则所述尺寸可以为直 径。本发明的第一微观特征的最大宽度（平均最小尺寸）为小于1000 ym、小于500 μπκ小 于100 μm、小于10 μm、小于1 μm、小于0. 1 μm(100nm)或甚至更小。所述阵列可包括规则 (重复）排列的微观特征、随机排列的微观特征、不同的规则或随机排列的微观特征的组合 或任意排列的微观特征。所述阵列可包括单一的微观特征。微观特征可以是离散的或分开 的特征物。包括微观特征的所述图案可直接形成在基底中或形成在附加的层中。此外，所 述图案可形成为基底的一部分。
[0033] 离散的第一微观特征可包括微观柱和微观脊。示例性的微观柱可具有在本文中被 称作高度的基本垂直于基底的一个尺寸（z方向的尺寸）和两个小得多的尺寸（X和y方向 的尺寸）。X方向的尺寸和y方向的尺寸中更小的一个在本文中被称作微观特征的宽度。例 如，微观柱的横截面（或