制造包含纳米结构的结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，通过该方法将一种结构(如显微结构)在所述结构的制作期间形成在包含纳米结构的表面中。所述结构的制作方法优选为压印，并且由此本发明专利技术描述了保护纳米结构免受压印过程破坏的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法，通过该方法将结构(例如显微结构)在该结构制作期间形成在包含纳米结构的表面中。该结构的制作方法优选为压印，因而本专利技术描述用于保护纳米结构免受压印过程破坏的方法。
技术介绍
在微米制作和纳米制作领域，能够以微米和纳米两种尺度进行制作常常是有益的。对于其预期的功能，纳米结构元件可得益于具有纳米结构化表面。例如，提供增加的有效表面积的纳米结构可用于增加液体和固体材料表面之间的接触面积，并且可用于促进通过微流体系统的毛细流动。但是，经常以纳米尺度或者微米尺度来优化制作过程。经常需要应用一个用于纳米制作过程的过程，然后应用另一个用于微米制作的过程，并且这些过 程经常非常难以组合。压印是制造显微结构或纳米结构的常用技术。例如，可以用宽度为最小 20iim的研磨工具将用于制造给定显微结构的压印工具碾磨到耐用金属中，而可期望嵌入到所述显微结构的表面中的给定纳米结构仅可以通过压印加工作业过程完成，该过程涉及如UV光刻，之后化学蚀刻或电子束直写。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供经济上可行的方法，通过这些方法保护纳米结构(例如本体纳米结构)免受显微结构制作过程影响。本专利技术人已经开发了制造包含纳米结构的显微结构的新方法。所述方法基于用牺牲表面层保护形成基底的表面的一部分的纳米结构，并且将显微结构压印到基底的包含经保护的纳米结构的一部分中。在从基底移除压印工具后，也可移除所述牺牲表面层。牺牲表面层在压印步骤过程中使纳米结构稳定，并且使显微结构表面上的纳米结构的至少一部分基本不改变。因而，本专利技术的一方面涉及，所述方法包括以下步骤a)提供包含表面的基底，所述表面包含纳米结构；b)将牺牲表面层施加到包含所述纳米结构的所述表面以至少部分地覆盖所述纳米结构；c)将结构压印到所述表面中，其中结构至少部分地叠置到经覆盖的所述纳米结构中；d)任选地，将所述牺牲表面层从所述结构中移除，从而暴露所述结构的表面中的所述纳米结构。附图说明图I. a示出包含表面的基底的横截面，所述表面包含纳米结构。图I. b示出涂有牺牲表面层(3)的基底⑵的表面。图2. a示出具有包含纳米结构⑵的表面的基底⑴和牺牲表面层⑶。图2. b示出压印过程，其中将具有倒转的显微结构(5)的压印工具(4)压入基底(I)中。图2. c示出已经取出压印工具⑷后的基底(I)。图2. d示出通过用适当的溶剂(6)冲洗表面来移除牺牲表面(3)层。图2. e示出移除牺牲表面层的一种替代方法。专利技术详述 所述结构优选为形成在基底的表面中的结构，并且可具有多种尺寸和形状。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述结构是显微结构。在本专利技术的上下文中，术语“显微结构”涉及包含至少在维度方面在至少一个维度上为I至IOOOiim的结构。例如，显微结构可包含具有多种不同形状和尺寸的微通道和/或微储器。例如，显微结构元件可具有Iym至IOmm的尺寸。例如，显微结构可包含2 y m宽和Iym深的、将白细胞与红细胞分离的细胞滤器；它可包含具有IOOiim宽和25 iim深的通道的通道结构，并且它还可包含直径为5_和深500 的圆形进样室。在一个优选的实施方案中，压印过程在一个单个过程中形成全部上述元件。在本专利技术的上下文中，术语“纳米结构”涉及包含至少在维度方面在至少一个维度上为I至5000nm的结构。纳米结构可包含凹入表面和/或从表面突出的一个或更多个小结构。凹入表面的纳米结构的例子为,例如纳米槽、纳米通道或纳米室。从表面突出的纳米结构的例子为纳米柱、纳米壁或纳米凸块。在压印步骤之前，，突出的纳米结构通常具有至多5微米、例如至多I微米或至多500nm的相对于基底表面的高度。例如,突出的纳米结构可具有Inm至5微米、优选IOnm至I微米、甚至更优选50nm至500nm的相对于表面的高度。在压印步骤之前，凹入的纳米结构通常具有至多5微米、例如至多I微米或至多500nm的相对于基底表面的深度。例如,嵌入的纳米结构可具有Inm至5微米、优选IOnm至I微米、甚至更优选50nm至500nm相对于表面的深度。纳米槽或纳米突出物可具有基本对称的纵横比，例如具有250nm宽度和250nm深度的槽，或它们可具有不对称的纵横比，例如具有5 u m直径和50nm高度的圆形突出物。在一个优选的实施方案中，纳米结构(例如包含多个槽或突出物)覆盖基底表面的大部分区域。它们可以以彼此之间确定的位置关系重复(例如使用光刻)或者它们可以以随机图案放置(例如通过研磨工具、研磨纸或喷砂过程形成)。纳米结构可赋予包含它的表面一种或更多种额外的功能。例如，纳米结构可增加表面的有效表面积。例如，增加的有效表面积可增加所述表面对接触它的液体的影响。另外，或作为一个替代方案，纳米结构可提供基于在分子尺度(例如蛋白质)上可具有影响的特定几何结构的催化作用。另外，或作为一个替代方案，纳米结构能够特异性捕获某个分子或一组分子。例如，所述纳米结构可以是分子印迹(例如在基底表面中)。用于分子印迹的任何已知技术均可用于形成纳米结构，例如在国际专利申请WO 01/32, 760 (以所有目的通过引用并入本文)中描述的技术。纳米结构可以是传感器或传感器系统的一部分，例如SAW (表面声波)传感器或微悬臂梁式传感器。形成结构的基底可具有任何适当的尺寸和形状。但是，优选基底具有足够的柔软度和/或延展性以使其可压印。例如，在压印步骤之前可通过加热软化基底，可使用化学剂(例如溶剂)将其软化，可通过表面辐射(例如准分子激光)软化或者使用化学和/或加热和/或辐射软化的组合。在本专利技术的一个实施方案中，基底基本上是平板，例如显微镜载片的尺寸。在本专利技术的另一实施方案中，基底是连续的基底辊的形式。基底可基本由单一材料组成，或包含数种不同的材料。在本专利技术的一个实施方案中，基底是聚合物；优选为热聚合物。在一个优选的实施方案中，热聚合物是PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。在本专利技术的上下文中，术语“热聚合物”用作“热塑性聚合物”的同义词。 构建过程是压印过程，其中迫使所述结构的反转呈现物(negativerepresentation)-压印工具-进入比所述工具更软的组合物的材料表面中。压印工具包含压印后将形成进入表面中的结构的突出部分。通过压印加工通常为本领域技术人员所熟知，并且例如在WorgulU “HotEmbossing-Theory and Technology of Microreplication，，，Matthias Worgull,Elsevier, ISBN 13 :978-0-8155-1579_1，其以所有目的通过引用并入本文)中描述。在一个优选的实施方案中，压印过程为热压印过程，其中将基底加热到接近并且优选地高于所述基底的玻璃化转变温度的温度。在该优选的实施方案中，本专利技术涉及制造微流体微系统的方法；所述微流体系统可应用于分析目的，例如生物分析系统。在这种情况下，显微结构可包含一个或更多个微通道和/或一个或更多个微储器。例如，用于微流体系统的纳米结构能够包含在一个或更多个微通道内部增加的纳米尺度表面粗糙结构。牺牲表面层优选填充纳米结构的空隙，使得它至少延伸到多至所述纳米结构的最高结构部分。在一个优选的实施方案中，牺牲表面层延伸到纳米结构的最高结构部分之上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·乌辛，
申请(专利权)人：弗莱米迪克斯公司，
类型：发明
国别省市：