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报告样例

紫外压印制作自支撑SU-8胶纳流体系统
Fabrication of free standing Nanofluidic system based on SU-8 resist by UV curing imprint

公开范围：公开

编制时间： 2008年10月1日

报告类型：

最终报告

报告作者：

[1]田扬超(中国科学技术大学)
[2]王旭迪(合肥工业大学)

中文摘要：

近年来聚合物纳流控系统及其相关的制作应用研究成为引人注目的前沿领域，因为流体通道尺寸与溶解在流体中的分子或者离子相近，对此系统的研究不仅可以在纳米流体传输理论上形成突破，其研究成果在DNA操纵及蛋白质分离、药物释放技术、生命科学、离子传输等诸多领域都有着重要的应用。如何以低成本、简单高效实现微纳流控通道的制作是最重要的问题之一。SU-8光刻胶具有良好的微加工性能、生物兼容性和化学稳定性，是微流体系统的常用器件材料。本项目采用紫外光固化－纳米压印技术，在SU-8胶上研制自支撑纳米流体系统并实现SU-8胶纳米流体系统在流体传输和生命科学等领域的演示验证,研究内容包括： (1) 压印模板及沟槽制作研究: 包括利用全息结合湿法在SOI硅片上制作光滑纳米压印模板，全息法可以大面积制作纳米尺寸光栅而湿法可以限制线条粗糙度(LER)，形成接近原子光滑度的模板,并利用SU-8复制模板高深宽比结构。。 (2) 热键合技术研究:利用双层胶作为键合层进行热键合，大大提高了工艺的宽容度，实现了SU-8纳米通道的制作，并通过对粘附层厚度的调整实现对通道高度控制。提出了基于毛细填充作用的低压键合技术，避免了常规键合工艺的高压导致的通道变形和其他缺陷，适于大面积低成本聚合物微纳流控通道封装. (3) 其他可控通道密封方法研究: 利用薄膜角度沉积方法密封通道，通过对沉积角度调整达到对通道宽度的控制；同时提出了正负胶复合显影方法制作纳米通道，通过光刻胶灰化及正负胶显影工艺制作微米至纳米的通道，并能实现通道的尺寸控制。并初步探索基于卷对卷和动态纳米刮印的纳流体系统连续制作技术. (4) 实现样品池-纳米沟槽微纳复合结构的加工: 制作了组合光刻-压印模板，并利用模板不同部分具有的不同功能，实现了样品池和纳米通道的一次成型，制作了微纳米流体系统。同时利用PDMS软模板及PDMS牺牲层，设计并制作了自支撑SU-8流体系统。以上述成果为基础，建立了一套完整的基于紫外压印技术的SU-8胶纳米流体系统的加工工艺平台，制定相关制作技术工艺设计流程及规范，具备了为用户提供纳米压印模板、聚合物微纳流控单片或连续制作服务的能力。这不仅有助于提高我国的微纳米器件研制水平，同时对于推动纳流体系统在相关应用行业的研究和应用技术发展，拓展广泛的市场前景，具有重要的作用和现实意义。

英文摘要：

Recently, polymer Micro/nanofluidic devices allow the discovery of a range of new phenomena, because the channel dimension is approaching the scale of macromolecules or nanoparticles dissolved or mixed in fluid. In creating nanofluidic devices process, the fundamental challenges are to reduce and control the size of nanoscale trenches and seal these trenches to complete functional nanochannels at high resolution and low cost. This project focuses on the fabrication of SU-8 Micro/nanochannel. The achievements and works in this thesis can be summarized as follows: (1) Fabrication of nanoimprint mould. The smooth silicon–on–insulatro (SOI) mould is fabricated by holographic method combined with wet anisotropic etching. Holographic method can make narrow, dense and multiple continuous lines over centimeter lengths and wet anisotropic etching can eliminate line-edge-roughness (LER) and make the line nearly atomic-scale smoothness. Then the mould is used as imprint mould for faithfully imprint of SU-8. (2) Thermal bonding technology. SU-8 nanochannel is fabricated by thermal bonding, the tolerance of the process parameters greatly improving by using two layers of SU-8 as a bonding layer. We also propose a new method for the enclosure of the large-area channel by thermal bonding at low pressure using a flexible PET film material as bonding substrate. (3) Other controllable channel sealing technology. Nanochannels with well-controlled dimensions in large area is fabricated by using a combined NIL and angled physical vapor deposition (PVD). Micro/nanofluidic channel is also sealed by a new sacrificial layer etching method. The etching method is suitable for fabricating the whole dimension channel ranging from micrometers to nanometers and the size of the channel is controlled by RIE process. The continuous methods of nanofluidic channels fabrication are also explored based on the roll-to-roll platform. (4) Novel hybrid mask-mould (HMM) lithography. With the HMM lithography, the protrusions of channels and reservoir patterns can be replicated in one step. Free-standing SU-8 nanofluidic system is designed fabricated by using PDMS soft mould and PDMS sacrificial layer. Based on the above achievements, we set up a process platform with high-end facilities to get involved in micro/nano-fluidics and its applications, and draft the processing flow and parameters in details.

中文关键词：

紫外压印；SU-8胶；热键合；纳米通道；纳米流体系统

英文关键词：

UV curing nanoimprint; SU-8; thermal bonding; nanochannels; nanofluidic system.

全文页数：

71,图99,表0

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