制造微陣列的方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2008年10月14日、申請?zhí)枮?00880123717. 8、發(fā)明名稱為"制 造微陣列的方法"的中國國家專利申請的分案申請。
[0002] 相關(guān)申請
[0003] 本申請要求于2007年11月14日提交的美國臨時申請No. 60/987,902的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本申請涉及一種制備微陣列的方法，以及一種將復(fù)制材料添加到所述氣相涂覆的 微觀特征上以形成模具的方法。
【背景技術(shù)】
[0005] 在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中，關(guān)注的是減小制品和器件的尺寸。在器件被制造得越來越 小的電子器件領(lǐng)域更是這樣。例如，微結(jié)構(gòu)化和納米結(jié)構(gòu)化的器件可用于諸如平板顯示器、 化學(xué)傳感器和生物吸收基底的制品中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)化制品（具有微觀特征）在（例 如）電致發(fā)光器件、用于顯示裝置的場發(fā)射陰極、微流體膜和圖案化電子元件和電路中具 有商業(yè)實用性。所關(guān)注的微結(jié)構(gòu)化制品包括在基底材料上的微球體或微透鏡陣列。它們可 被用作（例如）在指示牌或基底上創(chuàng)建透鏡、虛像，以用于利用表面等離子體共振的分析技 術(shù)來檢測-(例如）表面增強(qiáng)的拉曼光譜分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 需要利用低成本制造技術(shù)產(chǎn)生微觀特征的陣列。低成本制造技術(shù)包括允許復(fù)制母 板模具的技術(shù)。為了進(jìn)一步節(jié)約成本和提高速度，復(fù)制步驟可在滾筒式生產(chǎn)線上進(jìn)行。所 提供的方法涉及在離散的微觀特征陣列上方涂覆涂層，以生成具有與初始微觀特征不同的 微觀特征的陣列。這些不同的微觀特征可包括（例如）球體、類球體和圓柱形輪廓。
[0007] 在一個方面，提供了一種制備陣列的方法，該方法包括：在基底上提供多個離散的 第一微觀特征，其中第一微觀特征中的每個具有第一輪廓；以及在第一微觀特征上沉積材 料，以形成具有與第一輪廓基本不同的第二輪廓的第二微觀特征，其中第二微觀特征中的 至少一個不包括基本平坦的表面。
[0008] 在另一方面，提供了一種制備陣列的方法，該方法包括：在基底上提供多個離散的 第一微觀特征，其中第一微觀特征中的每個具有第一輪廓；在第一微觀特征上沉積材料以 形成具有與第一輪廓基本不同的第二輪廓的第二微觀特征，其中第二微觀特征中的至少一 個不包括基本平坦的表面；將第一復(fù)制材料添加到具有第二輪廓的第二微觀特征上；以及 將第一復(fù)制材料與第二微觀特征分離以形成模具。
[0009] 在又一方面，提供了一種模具，該模具包括：在基底上的多個離散的第一微觀特 征，其中第一微觀特征中的每個具有第一輪廓；以及在第一微觀特征中的每個上的第一輪 廓上的材料，所述材料形成具有與第一輪廓基本不同的第二輪廓的第二微觀特征，其中第 二微觀特征中的至少一個不包括基本平坦的表面。
[0010] 在本文中，冠詞"一個"和"所述"與"至少一個"可互換地使用，表示被描述的一個 或多個元件。
[0011] "微結(jié)構(gòu)"指其最大尺寸在從約0. 1微米至約1000微米范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。在本專利 申請中，納米特征的范圍與微觀特征的范圍重疊。
[0012] "納米特征"指其最大尺寸在從約Inm至約1000 nm范圍內(nèi)的特征物。本專利申請 中的任何制品的納米特征小于在制品上產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)。
[0013] "圖案"指可包括特征物或結(jié)構(gòu)或二者組合的規(guī)則陣列或隨機(jī)陣列的結(jié)構(gòu)（一個或 多個）。
[0014] "輪廓"指例如微觀特征的物體的外形，并且主要表示從側(cè)部觀看到的物體；
[0015] "抗蝕劑"指布置于基底上的一層或多層材料，用于選擇性地允許蝕刻劑按照圖案 化方式穿過。以及
[0016] "球體"或"類球體"指類似球體但不是理想的球體的形狀，并且可具有圓形或橢圓 形的弧的輪廓。
[0017] 提供了制備具有微觀特征的陣列的方法，利用低成本制造技術(shù)（例如在滾筒式生 產(chǎn)線上）實現(xiàn)該方法。所述方法可提供包括微觀特征的陣列，所述微觀特征可具有球體、類 球體和圓柱體特征。通過所提供的方法制造的陣列可用作（例如）供光學(xué)應(yīng)用的微透鏡陣 列、供依賴于表面等離子體激元效應(yīng)（例如，表面增強(qiáng)拉曼光譜分析（SERS)、表面增強(qiáng)熒光 或其它表面增強(qiáng)光學(xué)技術(shù)）的分析的基底以及生產(chǎn)用于生物應(yīng)用的微流體陣列。本文提供 的方法包括形成模具并利用所述模具形成多個復(fù)制品。所提供的復(fù)制品可用于與初始陣列 的應(yīng)用相同的應(yīng)用。
[0018] 在附圖和下文的說明中示出一個或多個實施例的細(xì)節(jié)。從【具體實施方式】、附圖和 權(quán)利要求書中，可以充分理解其它特征、目的和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0019] 圖IA和圖IB是包括多個離散微觀特征的基底的實施例的附圖；
[0020] 圖2A是具有微觀柱陣列的基底的附圖；
[0021] 圖2B是具有沉積材料的微觀柱陣列的附圖；
[0022] 圖2C是在微觀柱上方具有第一復(fù)制材料的圖2B的陣列的附圖；
[0023] 圖2D是模具的附圖；
[0024] 圖2E是與圖2D的模具接觸的第二復(fù)制材料的附圖；
[0025] 圖2F是圖2E的復(fù)制品的附圖；
[0026] 圖3A和圖3B是通過提供的方法制造的陣列的不同實施例的顯微照片；
[0027] 圖4A和圖4B是根據(jù)實例1制造的微陣列的顯微照片；
[0028] 圖5A和圖5B是實例4的復(fù)制品的聚二甲基硅氧烷（PDMS)的顯微照片；
[0029] 圖6是利用實例5中的基底的聯(lián)吡啶的SERS光譜。
【具體實施方式】
[0030] 表述的數(shù)值范圍包括包含在該范圍內(nèi)的所有數(shù)值（例如，1至5,包括1、1. 5、2、 2. 75、3、3. 80、4和5)。假定本文所有數(shù)字均被術(shù)語"約"修飾。
[0031] 本發(fā)明提供一種制造陣列的方法，所述方法包括提供包括多個離散的第一微觀 特征的基底，其中每個第一微觀特征具有第一輪廓。所述基底可從多種材料中進(jìn)行選擇。 這些材料包括諸如聚酰亞胺或聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物膜或諸如玻璃、硅晶片和被涂 覆的硅晶片的無機(jī)材料。被涂覆的硅晶圓可包括具有諸如聚酰亞胺或聚氨酯丙烯酸酯 的聚合物膜涂層的晶圓，或者可包括諸如Si(^#層的無機(jī)涂層。另外，所述基底可以是 由 Wiltzius 等人在 Phys. Rev.A. ,36(6),2991, (1987)的標(biāo)題為"Structure of Porous Vycor Glass"的文中公開的多孔玻璃；Higgens等人在Nature, 404, 476(2000)中的標(biāo)題 為"Anisotropic Spinodal Dewetting As a Route to Self-assembly of Patterned Surfaces"的文中描述的通過薄聚合物膜去濕的聚合物表面；例如Ringe等人在Solid State Ionics, 177, 2473 (2006)中的標(biāo)題為 "Nanoscaled Surface Structures of Ionic Crystals by Spinodal Composition"的文中描述的混合離子晶體或光敏基底。光敏基底 可包含光敏聚合物、陶瓷或玻璃。
[0032] 基底可包括多個離散的第一微觀特征。離散的第一微觀特征可形成圖案。圖案 可形成陣列。本文應(yīng)當(dāng)理解術(shù)語"微觀特征"包括可以為微米級（從約Iym至約1000 μπι 或更大）的特征物以及可以為納米級（從約Inm至約1000 nm)的特征物。所述尺寸是陣 列中特征物的平均最小尺寸，并且（例如）如果特征物是圓柱形柱，則所述尺寸可以為直 徑。本發(fā)明的第一微觀特征的最大寬度（平均最小尺寸）為小于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。所述陣列可包括規(guī)則 (重復(fù)）排列的微觀特征、隨機(jī)排列的微觀特征、不同的規(guī)則或隨機(jī)排列的微觀特征的組合 或任意排列的微觀特征。所述陣列可包括單一的微觀特征。微觀特征可以是離散的或分開 的特征物。包括微觀特征的所述圖案可直接形成在基底中或形成在附加的層中。此外，所 述圖案可形成為基底的一部分。
[0033] 離散的第一微觀特征可包括微觀柱和微觀脊。示例性的微觀柱可具有在本文中被 稱作高度的基本垂直于基底的一個尺寸（z方向的尺寸）和兩個小得多的尺寸（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個在本文中被稱作微觀特征的寬度。例 如，微觀柱的橫截面（或