SE522780C2 - Förfarande och anordning för mönstring av yta medelst stämpel där ytan är belagd med partiklar, vilka dras av så att stämpelns mönster superponeras på ytan - Google Patents
Förfarande och anordning för mönstring av yta medelst stämpel där ytan är belagd med partiklar, vilka dras av så att stämpelns mönster superponeras på ytanInfo
- Publication number
- SE522780C2 SE522780C2 SE0004807A SE0004807A SE522780C2 SE 522780 C2 SE522780 C2 SE 522780C2 SE 0004807 A SE0004807 A SE 0004807A SE 0004807 A SE0004807 A SE 0004807A SE 522780 C2 SE522780 C2 SE 522780C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- particles
- pattern
- stamp
- patterned
- target surface
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract 18
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title abstract 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title abstract 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 claims 1
- 230000008512 biological response Effects 0.000 claims 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 claims 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 claims 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 claims 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 claims 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 abstract 2
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
20 25 30 35 S22 780 _ 2 _ så har speciella processer tagits fram exempelvis inom halvledarindustrin för framställning av mindre och tätare packade kretsar. Andra exempel är biokemiska sensorer med aktiva strukturer ner till molekylstorlek, optiska element för fotonstrukturer, kontrollerade nanokatalysiska materi- al och funktionella biomaterial som kan påvera den biolo- giska responsen på nanometerskalan. På grund av de många potentiella tillämpningarna har det skett en snabb till- växt inom området nanometerteknik under senare år.
Det finns en lång rad tekniker för att styra ytors topo- grafi (struktur) i storleksintervallet 10 nm och uppåt. Ju större strukturerna är desto fler metoder finns det och desto större är kontrollen och variationsmöjligheterna.
De mekaniska tillverkningsmetoderna såsom skärande bear- betning och blästring av ytan är normalt mindre välkon- trollerade än de kemiska, elektrokemiska eller laserbase- rade metoderna. De mest kontrollerbara metoderna är de li- tografiska (elektron- och fotolitografiska) eller derivat av dessa metoder, exempelvis stämpling, med vilka man mer i detalj kan påföra välordnade små strukturer med hög nog- grannhet och på så sätt kontrollera mönsterstorlek, mön- sterdjup mm. Dessa metoder utnyttjar oftast någon typ av etsteknik (torrkemisk, elektrokemisk eller våtkemisk) för att ta fram den önskade strukturen eller stämplar som ta- gits fram med litografisk teknik.
Vid de fotolitografiska metoderna begränsas storleken hos de enskilda detaljerna i mönstret av ljusets våglängd. In- om mikroelektronikindustrin idag används 250 nm UV ljus vilket begränsar storleken hos mönsterdetaljerna till 180 nm, se exempelvis The National Technology Roadmap for Semiconductors.
Semiconductor Industry Association, San José Calif., 1994.
Elektron- eller jonstråle-litografiska metoder har kortare 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 3 _ våglängder men är i praktiken alltför långsamma för mönst- ring av större ytor.
För framställning av strukturer där de enskilda detaljerna har en storlek på större än 200 nm används därför idag en annan litografisk teknik, nämligen stämplingsmetoden “soft litography". "Soft litography" är en kollektiv benämning på flera närbesläktade tekniker som går ut på att mönstra en yta med hjälp av en polymer stämpel, och innefattar bl.a. s k microcontact printing (yCP). Denna metod går till så att en PDMS (polydimethylsiloxane) stämpel täcks med ett lämpligt material varefter den stämplas mot den yta som skall mönstras. Materialet kan vara s k självorga- niserande molekyler som bildar monolager på ytan, SAM (self-assembled monolayer). Exempel pâ SAM-material är tioler på guld eller silver, repektive silaner på glas, SiO2. Andra exempel på material är proteiner eller andra liknande partiklar som stämplas direkt på glasytor.
Principerna för s k microcontact printing beskrevs redan 1993-1994 av Kumar och Whitesides vid Harvard University: Kumar, A. and Whitesides, G.M., Features of Gold Ha- ving Micrometer to Centimeter Dimensions Can Be Formed Through a Combination of Stamping With an Elastomeric Stamp and an Alkanethiol Ink Followed By Chemical Etching.
Applied Physics Letters, 1993, 63(l4): p. 2002, och Kumar, A., Biebuyck, H.A. and Whitesides, G.M., Pat- terning Self-Assembled Monolayers - Applications in Mate- rial Science. Langmuir, 1994, 10(5): p. 1498.
De presenterade en metod som var enkel och jämförelsevis billig och som gjorde det möjligt att framställa mönster i storleksordningen 0.2-100 ym på guld. Tioler som är kända för att bilda s k "self-assembled monolayers" (SAM) på guld applicerades på ytan medelst en polymer stämpel. För- delarna jämfört med konventionell fotolitografi är att me- 10 15 20 25 30 35 522 ven _ 4 _ toden inte rutinmässigt kräver renrum och att stora ytor kan mönstras snabbt och noggrant. Sedan dess har metoden utvecklats och kan idag användas för framställning av mön- ster där de minsta enskilda detaljerna har en storlek på c:a 30 nm.
Tekniken är också patenterad i flera versioner: US 5,512,131; US 5,669,303; US 5,776,748; US 5,937,758; US 5,925,259; US 5,976,826; US 6,060,121; US 6,096,386; En svårighet i samband med microcontact printing-metoden är den master som måste tillverkas för den polymera stäm- peln. Mastern framställs genom foto- eller elektronstråle- litografi. Den så framställda mastern används sen oftast till att överföra mönstret till en fotoresist på en s k Si-wafer, vilken sedan i sin tur används som master för den polymera stämpeln. Detta är en i och för sig tillför- litlig procedur, men tidsödande och dyr.
Det är även förut känt att använda s k kolloidal litografi för att framställa mönstrade ytor. De kolloidala parti- klarna som används har en typisk storlek på 1 nm till 1 pm vilket gör dem speciellt lämpliga att använda vid nanofab- rikation. Tekniken finns beskriven i ovan nämnda US patent 6,oso,121 och i Hanarp, P. Nänofabrication with colloidal particles.
Licentiate Thesis. Chalmers University of Technol09Y, Gö- teborg, Sweden, 2000, Till "soft litography" hör också teknikerna MIMIC (micro- molding in capillaries) och pTM (micro transfer molding), se exempelvis Xia et al. Unconventional methods for fabricating and patterning nanostructures. Chem Rev. 99: 1823-1848, och 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 5 _ - a v - . s 4: Xia, Y. and Whitesides, G.M.
Chem. Int. Ed. 1998, 37, 550-575.
Soft litography. Angew.
I dessa arbeten görs en systematisk genomgång av olika me- toder för mönstring av ytor med strukturer inom nanometer- området, Det framgår att även vid de två sistnämnda meto- derna så används en PDMS stämpel för att stämpla material mot substratytan.
En nackdel med de metoder som beskrivits ovan är att de fungerar endast då det material eller de partiklar som an- vänds för mönstringen hellre binder till substratytan än till stämpeln. Detta begränsar valet av partiklar för spe- cifika ytor. En annan nackdel med de beskrivna metoderna är riskgn för att partiklarnas ordning och orientering störs vid överföringsmomentet.
I många sammanhang finns det också ett behov av att super- ponera flera mönster på varandra och då finns det en risk för att stämpeln stör ordningen på det underliggande mön- stret då det nya mönstret stämplas mot ytan.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med denna uppfinning är att åstadkomma en me- tod för att mönstra en yta inom storleksområdet nanometer eller större medelst en polymer stämpel där partiklarnas ordning och orientering inte störs vid överföringsmomen- tet.
Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en metod som med billigare teknik möjliggör mönstring av enskilda detaljer, strukturer (gropar, porer, upphöjning- ar) i mönstret ner till storleksordningen 1 nm.
Enligt uppfinningen användes en stämpel, företrädesvis en polymer sk PDMS stämpel som försetts med aktuellt mönster.
Istället för att preparera stämpeln med material (parti- 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 5 _ klar) som skall bilda mönstret på ytan, så beläggs (sub- strat)ytan med partiklar varefter stämpeln bringas i kon- takt med den så preparerade ytan och drar av partiklar från ytan och/eller påverkar partiklarna i enlighet med stämpelns mönster, dvs contact stripping istället för con- tact puinting. Slutresultatet blir att stämpelns mönster superponeras på ytan med partiklarna.
Som redan nämnts är fördelen med detta förfarande att ord- ningen på den efterlämnade partikelfilmen på ytan förblir ostörd av stämpeln och därmed kan flera mönster superpone- ras på partikellagret.
S.k. "blotting" eller "stripping" med hjälp av polymer stämpel är en i och för sig förut känd metod som använts för att lyfta av lipidbilager från en yta i avsikt att skapa olika membran-associerade komponenter, se Hovis, J. and Boxer, S. Patterning barriers to lateral diffusion in supported lipid bilayer membranes by blotting and stamping. Langmuir. 2000, l6:894-897, och Kung et al. Patterning hybrid surfaces of proteins and supported lipid bilayers. Langmuir. 2000,l6:6773-6776.
Föreliggande uppfinning skiljer sig dock principiellt från dessa strippingmetoder både till syfte och funktion, ef- tersom uppfinningen handlar om "stripping" av partikelfil- mer uppbyggda av enskilda detaljer i nanometerområdet, dvs i storleksordningen l-100 nm, "RSA ordered films" eller kolloidala partikellager, medan lipidbilagren är i vattenlösning (“The bilayer is separated from the glass support by a 10-20 Å layer of water"). I vårt fall sitter partiklarna fast på ytan medan lipiderna i bilagret exempelvis diffunderar, dvs är mobila.
Enligt ett utföringsexempel bildar partiklarna på ytan en helt eller delvis sammanhängande partikelfilm. 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 7 _ Enligt ytterligare ett utföringsexempel appliceras parti- klarna på ytan medelst kolloidal litografi varvid de kol- loidala partiklarna har en typisk storlek på 1 nm-1 pm.
KORTFATTAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar där figur 1 visar principen för microcontact printing (prior art), figur 2 visar schematiskt principen för uppfinningen, figur 3 visar ett experimentellt utförande för mönstring av ytor, och figur 4 visar några SEM-bilder med partikelmönster fram- ställda enligt uppfinningen.
BESKRIVNING Av EN UTFöRINGsFoRM Vid s.k. microcontact printing (soft litography) gjuts en polymer 1 på en mall 2 med det inverterade mönstret, se figur 1. Den så framställda polymera stämpeln 3, företrä- desvis av polydimethylsiloxane (PDMS), färgas in med någon molekyl 4 och sedan stämplas dessa molekyler mot substra- tytan 5. De molekyler som stämplas kan vara s k självorga= niserande molekyler (self=assembled monolayer, SAM) som bildar ett monolager 6 på ytan, exempelvis tioler på guld eller silver respektive silaner på glas. Det finns också exempel på att proteiner kan stämplas direkt på glasytor.
Förutsatt att partiklarna hellre binder till ytan än till stämpeln kommer ett mönster av partiklar, motsvarande stämpelns mönster, att kvarstå på ytan. Detta är exempel på en metod som används idag för mönstring av ytor. 10 15 20 25 30 35 522 van i., nu a s ~ u U _ 3 _ I figur 2 visas schematiskt det nya förfarandet enligt uppfinningen. Även här gjuts en polymer 1 på en mall 2 med det inverterade mönstret. Den så framställda polymera PDMS stämpeln 3 bringas sedan i kontakt med en partikelfilm, monolager, bestående av enskilda partiklar 7, som applice- rats på den yta 5 som skall mönstras. Delar av partikel- filmen dras av med den mönstrade stämpeln 3, "contact stripping", varefter de kvarvarande delarna av partikel- filmen bildar ett mönster 8 på ytan 5.
Med kontakt menas i det här sammanhanget inte bara rent fysisk kontakt utan även det förhållandet att stämpeln kommer tillräckligt nära ytan för att den skall kunna dra av partiklar enligt mönstret eller på annat sätt påverka partiklarna på den yta som skall mönstras.
Företrädesvis har partikelfilmen applicerats på ytan 5 me- delst s.k. kolloidal litografi. Därvid används kolloidala partiklar 7 vilka har en typisk storlek på 1 nm till l pm vilket gör dem speciellt lämpliga att använda vid nanofab- rikation. Tekniken finns beskriven i det ovan nämnda li- centiatarbetet av P. Hanarp. De kolloidala partiklarnas förmåga att självorganisera och adsorberas elektrostatiskt gör det möjligt att preparera större ytenheter (cmz) med ett eller flera lager av nanopartiklar med väldefinierad storlek på de enskilda partiklarna och inbördes avstånd.
Detta avstånd kan varieras så att den andel av ytan som är täckt av punkter är olika stor men känd och reproducer- bar. Kolloidala partiklar finns i många olika material, storlekar och former. I detta sammanhang hänvisas speci- ellt till polystyren latex partiklar vilka finns tillgäng- liga i olika dispersionsmedia, storlekar och laddningar.
Den teknik som används för att binda de kolloidala parti- klarna till ytan är förhållandevis enkel. Genom s k ESA teknik (electrostatic self-assembly) exponeras en sub- strat-yta med exempelvis positiv laddning för en lösning vilken innehåller negativt laddade kolloidala partiklar, u-a-av 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 9 _ vilka då adsorberas på ytan. Genom att använda olika ladd- ningar kan mer komplexa nanostrukturer byggas upp. Det hänvisas också till den s k RSA modellen (random sequenti- al adsorption) där en partikelfilm, monolager, bildas se- kventiellt genom att de enskilda partiklarna 7 positione- ras slumpmässigt och irreversibelt till ytan i ett första steg, att i nästa steg nya partiklar antingen binds till ytan i mellanrummen mellan de redan adsorberade partiklar- na, eller repelleras av de redan adsorberade partiklarna om de träffar dessa vid appliceringen. Genom en sådan upp- repad procedur kan en större yta täckas snabbt med en tät struktur av ett välorganiserat nanopartikellager. I prak- tiken adsorberas partiklarna parallellt över hela ytan.
Fördelen med att partiklarna 7 dras av från ytan med hjälp av stämpeln 3 är att ordningen på den efterlämnade parti- kelfilmen förblir ostörd av stämpeln. Distributionen, par- tikelordningen, hos de kvarvarande partierna av partikel- filmen förblir densamma och är styrd av den kolloidala li- tografimetoden - till skillnad från konventionell stämp- ling där partikelordningen styrs av distributionen på stämpeln och störningar som kan uppkomma då stämpeln trycks mot underlaget. Därmed höjs noggrannheten hos det nanofabricerade mönstret. Partiklar (7) med olika storle- kar inom det typiska storleksintervallet kan utnyttjas för mönstret.
Storleken på enskilda mönsterdetaljer, strukturer, hos stämpeln 3, och därmed på den mönstrade ytan, kan ligga inom området 1 nm-1 cm. Det kan vara fråga om ett topo- grafiskt och/eller kemiskt mönster. De enskilda detaljerna i mönstret kan utgöras av oregelbundenheter i ytan såsom fördjupningar (gropar, porer) upphöjningar, longitudinel- la, transversella, diagonala eller korsande fåror och an- dra håligheter. Även mer komplicerade former kan komma ifråga, exempelvis rektangulära eller stjärnformiga upp- höjningar eller fördjupningar. Gemensamt för dessa oregel- bundenheter är att de skall ha en diskret, reproducerbar 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 10 _ form, de skall ingå i ett mönster och kan återkomma med en viss periodicitet (periodiskt mönster). Karakteristiska enheter hos nanometermönstret kan också utgöras av materi- alöar, öar av proteiner, biomolekyler etc. Enheterna kan utgöras av "öar" eller diskreta områden vilka i sig kan bilda ett mönster eller konfiguration som är överlagrad en underliggande mönsterstruktur. Vidare kan kemin optimeras för adhesion av specifika partiklar.
Vid "stripping" är det det inversa mönstret som kvarstår på ytan, dvs den konfiguration som finns mellan de utskju- tande detaljerna 3' i stämpeln, dvs mellanrummen 3" mel- lan de enskilda mönsterdetaljerna.
Typiska partikeltyper 7 som kan användas för partikelfil- men är kolloidala partiklar av olika slag, som diskuterats ovan, exempelvis organiska och/eller inorganiska partiklar av polymer, silika, Au, Ag, Pt etc, eller makromolekyler såsom proteiner, nanopartiklar, polyelektrolyter såsom po- lyjoner, amphilfila aggregat såsom vesiklar, miceller etc.
Partikelstorleken ligger inom området 1 nm-10 ym.
För att styra mönsterstrukturen kan kemin på specifika partiklar optimeras för adhesion antingen på stämpeln el- ler på ytan. Ordningen, distributionen av partiklarna, kan vara slumpvis eller ordnad, jämför ovan. Ordningen kan va- ra stokastisk, t.ex. random sequential adsorption (RSA) som beskrivits ovan, eller enligt en ballistisk modell (BM), eller enligt någon gitterstruktur (fcc, bcc, hcp etc). Partikelfilmen kan ha flera lager, varvid ett lager inte behöver vara heltäckande, och bestå av olika materi- al.
Substratytan 5 kan vara slät eller strukturerad och även här kan kemin optimeras för mindre adhesion av specifika partiklar. Vidare kan ytan/stämpeln vara så beskaffad att alla partiklar som kommer i kontakt med det mönstrade om- rådet avlägsnas från ytan, eller också endast vissa parti- 10 15 20 25 30 35 522 780 klar baserat på storlek eller kemi. Istället för att par- tiklarna fysiskt tas bort från ytan innefattas inom upp- finníngstanken även det fall att egenskaper hos partiklar som kommer i kontakt med det mönstrade området förändras med avseende på orientering, konformation och funktion el- ler att partiklarna delas.
I figur 3a visas hur en stämpel 3 bringas i kontakt med en yta 5 belagd med en film av enskilda partiklar 7. Stämpeln avlägsnas därefter från ytan och tar samtidigt med sig partiklar från ytan i enlighet med stämpelns topografiska mönster. Den kvarstående mönstrade partikelfilmen har in- dikerats med 5'i figuren. f» I figur 3b visas en mönstrad substratyta 5 med partikel- täckta rutor 8' vilka exempelvis kan ha förstärkt optisk aktivitet. Olika rutor kan ges olika funktion, t ex olika DNA-sekvenser. Detta kan med fördel användas när man behö- ver hög känslighet i en sensor. De enskilda partiklarna kan vara sfäriska 7a, halvsfäriska 7b eller cylindriska 7c såsom visas i figuren.
Stämplingen kan utföras i vakuum, gas eller vätskefas.
Processen kan kontrolleras med avseende på tryck och tem- peratur. Stämplingen kan repeteras så att partiklar dras av en eller flera gånger. Uppfinningen kan kombineras med annan litografi, såsom UCP, fotolitografi och liknande.
I figur 4 visas ett par svepelektronmikroskop (SBM) bilder av substratytor mönstrade enligt contact stripping meto- den. Substratytan var belagd med polystyren latex parti- klar med en diameterstorlek på 110 nm. Därefter har en PDMS stämpel bringats i kontakt med partikelytan och "strippat" partiklarna enligt stämpelns topografiska mön- ster. Mönstret på stämpeln för att åstadkomma ytan enligt figur 4a hade fåror med ett djup av 10 pm, bredd 15 pm och ett avstånd mellan fårorna på 15 um. 10 15 20 25 30 35 522 780 _ 12 _ Mönstret för att åstadkomma ytan enligt figur 4b hade fyr- kantiga fördjupningar (5x5 pm) och ett avstånd mellan för- djupningarna på 15 pm.
Användningsområden för uppfinningen är exempelvis biomate- rial, sensorer, medicinsk diagnostik, ytbeläggningar etc.
Speciellt kan uppfinningen användas till att mönstra sig- nalsubstanser för celldifferentiering (eller andra funk- tioner) på en yta av godtyckligt material (metall, poly- mer) för att styra i första hand stamcellers utveckling till det ena eller andra alternativet (en stamcell är en "omogen" cell som kan utvecklas till minst två olika cell- typer).
Andra användningsområden kan vara ytor modifierade med ett kemiskt mönster i nanometerskala med egenskaper av intres- se för friktion, protein- och organismadsorption i andra sammanhang än just medicinska, exempelvis båtskrov, tankar för flytande livsmedel (mjölk) etc. Ett annat tänkbart tillämpningsområde kan vara invändiga ytor i rör som pre- parerats med ett mönster för att förhindra turbulens i rö- ret vid vätskegenomströmning.
Uppfinningen är inte begränsad till de exempel som visats ovan utan kan varieras inom ramen för de efterföljande pa- tentkraven.
Claims (21)
1. Förfarande för mönstring av ytor inom storleksområdet nanometer eller större medelst en mönstrad stämpel (3), varvid stämpeln bringas i kontakt med den yta (5) som skall mönstras för överföring av stämpelns mönster till ytan varvid ytan (5) är belagd.med partiklar (7) som skall bygga upp mönstret på ytan och att stämpeln (3) vid kon- takt med den så preparerade ytan är anordnad att dra av partiklar (7) så att stämpelns mönster superponeras på ytan med partiklarna k ä n n e t e c k n a t a v att de partiklar som skall bygga upp mönstret på ytan utgöres av enskilda partiklar (7) som vid appliceringen fixeras till ytan i en viss po- sition medelst adhesionskrafter, såsom elektrostatiska, magnetiska, hydrofoba, kapillära, van der Waalska, eller kovalent bindning.
2. Förfarande enligt patentkrav l k ä n n e t e c k n a t a v att stämpeln (3) utgöres av en polymer stämpel, före- trädesvis en s k PDMS stämpel.
3. Förfarande enligt patentkrav l k ä n n e t e c k n a t a v att stämpelns mönsterkonfiguration (mönster 1) vid kontakt med den preparerade ytan (5) överlagras ett av partiklarna (7) på ytan befintligt mönster (mönster 2).
4. Förfarande enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att partiklarna (7) på ytan (5) bildar ett icke konti- nuerligt lager.
5. Förfarande enligt patentkrav l k ä n n e t e c k n a t a v att partiklarna utgöres av kolloidala partiklar (7) med en typisk storlek på 1 nm-1 pm.
6. Förfarande enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a t 10 15 20 25 30 35 i u - ° ':.."' I. o.-o." ' ' ' ' 'I -u nn I v: uø- . ' ' 'f u . , n. n! |. , .I u u." , , z u u n . " ' I o . I o » f n nu 1 a v att partiklarna (7) har samma storlek, eller olika storlekar, inom nämnda storleksintervall.
7. Förfarande enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a t a v att partiklarna (7) har en slumpvis eller ordnad för- delning (distribution) över ytan (5).
8. Förfarande enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a t a v att partiklarna (7) har en väldefinierad form, exem- pelvis sfäriska, halvsfäriska eller cylindriska.
9. Förfarande enligt patentkrav 5 k ä n n e t e c k n a t a v att partiklarna (7) utgöres av organiska och/eller in- organiska partiklar.
10. Förfarande enligt patentkrav 9 k ä n n e t e c k - n a t a v att partiklarna (7) utgöres av polystyren la- tex, polymer, silika, An, Ag, Pt partiklar etc, makromole- kyler såsom proteiner, nanopartiklar, polyelektrolyter så- som polyjoner, amfifila aggregat såsom vesiklar, miceller etc.
11. Förfarande enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att storleken på enskilda mönsterdetaljer, struktu- rer, enheter på den mönstrade ytan (8), ligger inom områ- det 1 nm-1 cm.
12. Förfarande enligt patentkrav 11 k ä n n e t e c k - n a t a v att mönstret är topografiskt och/eller kemiskt.
13. Förfarande enligt patentkrav 12 k ä n n e t e c k - n a t av att de enskilda mönsterdetaljerna hos stämpeln (3) utgöres av oregelbundenheter i ytan såsom fördjupning- ar, gropar, porer, upphöjningar, longitudinella, transver- sella diagonala eller korsande fåror.
14. Förfarande enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att det sker i vakuum-, gas- eller vätskefas. 10 15 20 25 30 35 I v u: n g ,, o ,, w aa nn _ f I » 1 * v z :zt- «" u: f, ,: , _ *I o ., , .. ~ ~ . n , ' . z , n u» . . § I S 5
15. Förfarande enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a t av att kemin hos stämpeln (3) och/eller ytan (5) optimeras för adhesion av specifika partiklar (7).
16. Anordning innefattande en yta mönstrad inom storleks- området nanometer eller större k ä n n e t e c k n a d av att ytans mönster (8) är framställt enligt något av före- gående patentkrav.
17. Anordning enligt patentkrav 16 k ä n n e t e c k n a d av att den utgöres av ett implantat varvid den mönstrade ytan (8) är utförd i ett biokompatibelt material.
18. Anordning enligt patentkrav 16 k ä n n e t e c k n a d av att den utgöres av eller innefattar sensororgan för ex- empelvis medicinsk diagnostik, varvid den mönstrade ytan (8) kan vara utförd med biokemiska, aktiva strukturer för att påverka biologisk respons på nanometerskalan.
19. Anordning enligt patentkrav 18 k ä n n e t e c k n a d av att den mönstrade ytan (8) innefattar signalsubstanser för celldifferentiering, eller andra funktioner, på en yta av godtyckligt material i avsikt att styra cellers utveck- ling.
20. Anordning enligt patentkrav 16 k ä n n e t e c k n a d av att den utgöres av eller innefattar sensororgan där den mönstrade ytan (8) är utförd för att påvisa eller sty- ra egenskaper i samband med vätskegenomströmning, såsom friktion, turbulens, protein- och organismadsorption, vid båtskrov, i tankar, behållare, rör etc.
21. Anordning enligt patentkrav 16 k ä n n e t e c k n a d av att den utgöres av eller innefattar en ytbeläggning med den mönstrade ytan (8) för användning i samband med vät- skeströmning vid exempelvis båtskrov, tankar, behållare, rör etc.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0004807A SE522780C2 (sv) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Förfarande och anordning för mönstring av yta medelst stämpel där ytan är belagd med partiklar, vilka dras av så att stämpelns mönster superponeras på ytan |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0004807A SE522780C2 (sv) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Förfarande och anordning för mönstring av yta medelst stämpel där ytan är belagd med partiklar, vilka dras av så att stämpelns mönster superponeras på ytan |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0004807D0 SE0004807D0 (sv) | 2000-12-21 |
| SE0004807L SE0004807L (sv) | 2002-06-22 |
| SE522780C2 true SE522780C2 (sv) | 2004-03-09 |
Family
ID=20282387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0004807A SE522780C2 (sv) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | Förfarande och anordning för mönstring av yta medelst stämpel där ytan är belagd med partiklar, vilka dras av så att stämpelns mönster superponeras på ytan |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE522780C2 (sv) |
-
2000
- 2000-12-21 SE SE0004807A patent/SE522780C2/sv not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0004807D0 (sv) | 2000-12-21 |
| SE0004807L (sv) | 2002-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Patterned self-assembled monolayers and meso-scale phenomena | |
| EP0812434B1 (en) | Microcontact printing on surfaces and derivative articles | |
| US6180239B1 (en) | Microcontact printing on surfaces and derivative articles | |
| Duan et al. | Fabrication of nanofluidic devices | |
| JP5668052B2 (ja) | 整列された微粒子が印刷された印刷物を製造する方法 | |
| US5900160A (en) | Methods of etching articles via microcontact printing | |
| Xia et al. | A facile approach to directed assembly of patterns of nanoparticles using interference lithography and spin coating | |
| JP5701331B2 (ja) | エラストマースタンプへの接着の動的コントロールによるパターン転送印刷 | |
| Kuo et al. | Fabrication of size-tunable large-area periodic silicon nanopillar arrays with sub-10-nm resolution | |
| US8961853B2 (en) | Silicon pen nanolithography | |
| WO1996029629A9 (en) | Microcontact printing on surfaces and derivative articles | |
| US7713753B2 (en) | Dual-level self-assembled patterning method and apparatus fabricated using the method | |
| Zhong et al. | Classic, liquid, and matrix-assisted dip-pen nanolithography for materials research | |
| US8745761B2 (en) | Force feedback leveling of tip arrays for nanolithography | |
| Stewart et al. | Unconventional methods for forming nanopatterns | |
| Vörös et al. | Bioactive patterns at the 100-nm scale produced using multifunctional physisorbed monolayers | |
| CA2681374A1 (en) | Mechanical process for creating particles in a fluid | |
| KR102146284B1 (ko) | 액체매개 패턴형성장치, 그 제조 방법, 이를 이용한 액체매개 패턴 형성 방법 및 액체매개 패턴 | |
| SE522780C2 (sv) | Förfarande och anordning för mönstring av yta medelst stämpel där ytan är belagd med partiklar, vilka dras av så att stämpelns mönster superponeras på ytan | |
| KR100563855B1 (ko) | 나노패턴 구조물 | |
| Ruiz et al. | Large-area protein nano-arrays patterned by soft lithography | |
| Leichle et al. | A microcantilever-based picoliter droplet dispenser with integrated force sensors and electroassisted deposition means | |
| SE522779C2 (sv) | Förfarande och anordning för mönstring av detaljer i nanometerområdet med hjälp av stämpel och master framtagen genom partikellitografi | |
| KR100841457B1 (ko) | 오산화이바나듐 나노선 패턴 및 금나노입자 패턴을 포함하는 나노회로의 제조방법 | |
| Xia | Soft lithography: micro-and nanofabrication based on microcontact printing and replica molding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |