软刻蚀用母模板的聚焦离子束刻蚀技术制备研究

摘要

聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，以下简称 PDMS）软模板在生物医药、物理化学等领域具有重要的应用价值。而PDMS软模板的制备源于母模板结构的制造，因此制备出高分辨率、精细的三维母模板结构是PDMS软模板结构的关键。一般以光刻胶、Si和SiO2等作为母模板结构，目前加工母模板结构的方法有干涉光刻技术和电子束光刻技术等。但是这些方法制备PDMS软刻蚀用母模板工艺复杂，需要旋涂光刻胶、曝光、显影、定影和反应离子束刻蚀等步骤，并且其加工的结构一般为准三维结构。
　　基于上述情况，本文提出利用聚焦离子束刻蚀技术制备PDMS软刻蚀用母模板，并在Si基底上制备出15μm×15μm的轮廓清晰的三维结构母模板，三甲基氯硅烷作为抗粘连层旋涂于Si基底表面，其后旋涂 PDMS预聚物复制模铸出与Si基底表面图案互补的三维结构。
　　通过接触角测量仪对Si基底表面疏水性能和用AFM对PDMS样品表面形貌进行表征。研究结果表明，特征图形及小尺寸结构都得到了很好的转移，15μm×15μm结构中小尺寸圆柱直径713.56nm，高度51.39nm也得到很好的倒模。其中用庚烷稀释 PDMS预聚物，倒模出的 PDMS软模板结构纵横比达到1:1。该方法相对于传统软刻蚀用母模板制备技术，加工的三维结构具有操作步骤简单、制备周期短的特点，是一种有效的制备软刻蚀母模板方法。
　　聚焦离子束刻蚀技术在PDMS软刻蚀用母模板结构中的成功制作，有助于进一步探索其在更小尺寸及微纳米结构器件中的应用。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 PDMS软模板

1.3 研究内容及创新点

1.4 论文内容安排

2 基于FIB刻蚀技术制作三维软刻蚀用母模板

2.1 聚焦离子束技术实验原理

2.2 基于FIB刻蚀技术在Si基底三维微结构的制备

2.3 FIB刻蚀束流对Si基底表面三维微结构制作的影响

2.4 小结

3 基于软刻蚀用母模板制作PDMS软模板

3.1 低表面能物质处理基底表面

3.2 接触角测量原理

3.3 基于母模板倒模实验过程

3.4 小结

4 PDMS软模板的表征及分析

4.1 软刻蚀用母模板三维微结构表征

4.2 Si接触角表征

4.3 PDMS软模板结构表征

4.4 小结

5 下一步工作展望

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果