[发明专利]制备层次制品的方法

说明书

相关申请

本申请要求美国临时申请60/999,752和60/999,753的优先权，这两个申请都于2007年6月21日提交，并且它们都以其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本申请涉及制备层次制品的方法，所述层次制品尤其是含有纳米特征和微结构的制品。

背景技术

在商业和工业应用中，对减小制品和器件的尺寸存在兴趣。这在其中器件被做得越来越小的电子领域中尤其如此。例如，纳米结构化的器件可以在例如平板显示器、化学传感器和生物吸收基材的制品中使用。微结构化的制品已经在例如场致发光器件、用于显示器器件的场致发射阴极、微流体膜和图案化的电子元件和电路中找到商业应用性。存在很多如下应用，对于这些应用需要制备层次制品，其中较小的结构(例如纳米特征)存在于较大的结构(例如微结构)上面。这些应用包括传感器、光学器件、流体器件、医学器件、分子诊断、塑料电子、微电动机械系统(MEMS)和纳米电动机械系统(NEMS)。另外，近来存在尝试理解和模仿自然界中的粘合机构的兴趣，所述粘合机构例如壁虎的脚上的那些。研究揭示了壁虎在其脚上具有层次(微米/纳米级)特征，该层次特征既可以牢牢粘住任何种类的物品，又可以用最小的力有效放开。

已知可以将纳米特征添加到已存在的微结构上。这已经通过如下方式实现了，所述方式例如，通过将纳米晶体生长到微结构化的制品、纳米压印微结构化的制品的表面上，以及利用干涉光刻技术在用于光学应用的微基材上制备亚微米或纳米级光栅和栅格。但是这些技术非常昂贵，并且并不总是非常适合大面积图案或大批量生产。

发明内容

需要一种更灵活的、低成本的、高产量的制备层次制品的方法。在本发明所提供的方法的一些实施方案中，较小的特征(纳米特征)在形成较大的结构(微结构)之前形成。另外，所提供的方法的一些实施方案可以制备能够用于产生最终器件的制品。所提供的方法可以提供相较于以前实现的具有更低成本和更高产量的层次制品。在另一些实施方案中，本文中所提供的方法可利用纳米粒子作为高能量烧蚀工艺用蚀刻掩模用于制备层次制品，该层次制品包括在微结构上的纳米特征。

一方面，本发明提供了制备层次制品的方法，该方法包括提供包含纳米特征化图案的基材，向所述基材添加层，和在所述层中产生微结构化图案，其中产生微结构化图案包括去除所述层的至少一部分以露出所述基材的至少一部分。

另一方面，本发明提供了制备制品的方法，该方法包括提供包含微结构的基材，向所述微结构添加纳米粒子，和利用纳米粒子作为蚀刻掩模蚀刻去掉所述微结构的至少一部分以形成纳米特征，其中所述纳米粒子在比所述基材显著更慢的速率下蚀刻。

又一方面，本发明提供了制备层次制品的方法，该方法包括提供包含纳米特征化图案的基材，向所述基材添加层，和在所述层中产生微结构化图案，其中产生微结构图案包括去除所述层的至少一部分以露出所述基材的至少一部分，和其中所述纳米特征化图案是通过包括干涉光刻的方法形成的。

在本申请中：

冠词“一种”、“一个”和“这个”与“至少一个”可互换使用，以表示一个或多个所描述的要素；

术语“蚀刻剂”指的是用于从基材去除材料的试剂，并且其可以是湿法蚀刻剂，例如，酸浴，或干法蚀刻剂，例如，来自等离子体的反应性离子，或高能量激光束；

术语“蚀刻掩模”指的是如下结构，该结构被保持在与所述基材接近或接触所述基材，从而允许或阻止所述基材的区域暴露于光或蚀刻剂束；

术语“蚀刻抗蚀剂”指的是放置于所述基材上的、且能够被图案化以形成抗蚀剂图案的一层或多层材料，其在所使用的蚀刻条件下比所述基材蚀刻得更慢；

术语“层次”指的是具有两个或更多结构要素的构造，其中至少一个要素具有纳米特征，和至少另一个要素具有微结构。所述结构要素可以由一个、两个、三个或更多个深度水平组成；

术语“微结构”指的是其最长尺寸在约0.1μm到约1000μm范围内的结构。在本申请中，纳米特征和微结构的范围交叠；

术语“纳米特征”指的是其最长尺寸在约1nm到约1000nm范围内的特征。本申请的任一个制品的纳米特征都小于在所述制品上生成的微结构；

术语“负突起图像”指的是含有原始制品的倒置拓扑结构的制品的三维复制；

术语“图案”指的是如下构造，该构造可以包括特征或结构或这两者组合的规则阵列或不规则阵列；和

术语“抗蚀剂”指的是一层或多层材料，其被放置在所述基材上从而选择性地允许蚀刻剂以图案化的方式穿过。