DE02729921T1 - Mikrostrukturierung einer beschichtung auf einem substrat mittels lift-off, auf diese weise hergestellte substrate und deren verwendung - Google Patents

Mikrostrukturierung einer beschichtung auf einem substrat mittels lift-off, auf diese weise hergestellte substrate und deren verwendung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Mikrostrukturierung eines Polymers auf einem Substrat mittels Lift-off, umfassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen des Substrats mit einer temporären Schicht in einem vorgegebenen Mikromuster;
b) Abscheidung einer Polymerschicht auf der temporären Schicht/dem Substrat, und
c) Auflösung/Wegätzen der darunterliegenden, temporären Schicht (Lift-off),
dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht aus einem vernetzten Polymermaterial besteht, das durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma hergestellt wird, wobei das Monomergas ein oder mehrere Arten von Monomeren umfaßt, die ausgewählt werden aus:
(i) substituierten Benzolen und
(ii) (halo)aliphatischen Verbindungen der allgemeinen Formel CZHyXx, worin X Fluor, 15 Chlor, Brom oder Iod ist, z 1–16 ist und x + y 2z + 2, 2z, 2z – 2 oder 2z – 4 ist,
mit der Maßgabe, daß die (halo)aliphatische Verbindung(en) nicht CF4, C2F6 oder C3F8 ist/sind.

Claims (41)

  1. Verfahren zur Mikrostrukturierung eines Polymers auf einem Substrat mittels Lift-off, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des Substrats mit einer temporären Schicht in einem vorgegebenen Mikromuster; b) Abscheidung einer Polymerschicht auf der temporären Schicht/dem Substrat, und c) Auflösung/Wegätzen der darunterliegenden, temporären Schicht (Lift-off), dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht aus einem vernetzten Polymermaterial besteht, das durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma hergestellt wird, wobei das Monomergas ein oder mehrere Arten von Monomeren umfaßt, die ausgewählt werden aus: (i) substituierten Benzolen und (ii) (halo)aliphatischen Verbindungen der allgemeinen Formel CZHyXx, worin X Fluor, 15 Chlor, Brom oder Iod ist, z 1–16 ist und x + y 2z + 2, 2z, 2z – 2 oder 2z – 4 ist, mit der Maßgabe, daß die (halo)aliphatische Verbindung(en) nicht CF4, C2F6 oder C3F8 ist/sind.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Polymerschicht vor der Auflösung der darunterliegenden Schicht funktionalisiert wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend die folgenden Schritte: a) Spin-Beschichtung eines UV-empfindlichen Photoresists auf das Substrat; b) Maskierung des Resists mit einem bestimmten Muster und Belichtung des Resists mit UV-Licht durch die Maske; c) Entwicklung des Resists; d) Abscheidung einer Polymerschicht auf dem Resist/dem Substrat, und e) Auflösung des darunterliegenden, UV-empfindlichen Photoresists (Lift-off).
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein oder mehrere Monomerarten aus substituierten Benzolen ausgewählt werden.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, worin das substituierte Benzol die allgemeine Formel: Ar(Rn)n hat, worin Ar ein Benzolring ist, n 1–6 ist und Rn n-Substituenten (R1, R2, R3, R4, R5, R6) bedeutet, die kovalent mit dem Benzolring verbunden sind, wobei die Substituenten (R1, R2, R3, R4, R5, R6) unabhängig ausgewählt werden aus C1–6-Alkyl, C1–6-Alkenyl, C1–6-Alkinyl, C1–6-Alkoxy, C1–6-Alkylcarbonyl, C1–6-Alkylcarbonyl, C1–6-Alkoxycarbonyl, Carbamoyl, Mono- und Di(C1–6-alkyl)aminocarbonyl, Formyl, Hydroxy, Carboxy, Carbamido, Thiolo, Nitro, Cyano, Nitro, Amino, Mono- und Di(C1–6-alkyl)amino und Halogen (Fluor, Chlor, Iod, Brom), wobei die C1–6-Alkyl-, C1–6-Alkenyl-, C1–6-Alkinyl- und C1–6-Alkoxygruppen in den obigen Gruppen mit Substituenten, ausgewählt aus Hydroxy, C1–6-Alkoxy, Carboxy, Amino, Mono- und Di(C1–6-alkyl)amino und Halogen substituiert sein können.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, worin weniger als 10% der Doppelbindungen, die von dem substituierten Benzol stammen, im Material verbleiben.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das substituierte Benzolmonomer oder die substituierten Benzolmonomere weniger als 5% des Monomergases ausmachen.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die erwähnte, temporäre Schicht (302) auf dem Substrat (301) eine Maske mit einem komplementären Lochmuster umfaßt, wobei das Muster dem Muster der Mikrostruktur, die auf dem Substrat abgeschieden werden soll, entspricht und die Löcher so eingerichtet sind, daß entsprechende Teile des Substrats exponiert werden und daß sie Abscheidungsmaterial aufnehmen können.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Prozeßschritte zwei- oder mehrmals wiederholt werden.
  10. Substrat, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Vorrichtung, umfassend eine Struktur mit einem Mikromuster, wobei die Vorrichtung ein Substrat und eine Vielzahl von Inseln und/oder Flächen mit einem vernetzten Material umfaßt, das durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma hergestellt wurde, wobei das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten umfaßt, welche ausgewählt werden aus: (i) substituierten Benzolen und (ii) (halo)aliphatischen Verbindungen der allgemeinen Formel CzHyXx, worin X Fluor, 15 Chlor, Brom oder Iod ist, z 1–16 ist und x + y 2z + 2, 2z, 2z – 2 oder 2z – 4 ist; mit der Maßgabe, daß die (halo)aliphatische Verbindung(en) nicht CF4, C2F6 oder C3F8 ist/sind.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, worin die Vielzahl von Inseln, die das vernetzte Material enthalten, eine der folgenden Kombinationen von Oberflächeneigenschaften aufweisen: (i) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophobe Oberfläche; (ii) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine nicht-Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophobe Oberfläche; (iii) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine Zell-adhäsive berfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophile Oberfläche, oder (iv) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine nicht-Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophile Oberfläche.
  13. Verfahren zur Mikrostrukturierung eines Polymers auf einem Substrat mittels Lift-off, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellung eines Substrats mit einer temporären Schicht in einem bestimmten Mikromuster; b) Abscheidung einer Polymerschicht auf der temporären Schicht/dem Substrat, und c) Auflösung/Wegätzen der darunterliegenden, temporären Schicht (Lift-off), dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht aus einem vernetzten Polymermaterial besteht, das durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma hergestellt wird, wobei das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten, ausgewählt aus Vinylen, substituierten Vinylenen, Acrylen, Silanen und Phosphiten oder eine Kombination daraus, umfaßt.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das Acrylmonomer ausgewählt wird aus Acrylsäure, Methylmethacrylat, Acrolein, Acryloylchlorid und Acrylnitril.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das Vinylmonomer ausgewählt wird aus Ethylen, Propylen, Styrol und N-Vinylpyrrolidon.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das substituierte Vinylmonomer ausgewählt wird aus Vinyl-di-fluorid, Hexafluorpropan und Vinylchlorid.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das Silanmonomer ausgewählt wird aus Tetramethylsilan, Hexamethyl-di-silan und Tri-methylchlorsilan.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin das Silan-tri-phosphit ausgewählt wird aus Trimethyl-phosphit und Triethyl-phosphit.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem die Polymerschicht vor der Auflösung der darunterliegenden Schicht funktionalisiert wird.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, das die folgenden Schritte umfaßt: a) Spin-Beschichtung eines UV-empfindlichen Photoresists auf das Substrat; b) Maskierung des Resists mit einem bestimmten Muster und Belichtung des Resists mit UV-Licht durch die Maske; c) Entwicklung des Resists; d) Abscheidung einer Polymerschicht auf dem Resist/dem Substrat, und e) Auflösung des darunterliegenden, UV-empfindlichen Photoresists (Lift-off).
  21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 20, worin die erwähnte, temporäre Schicht (302) auf dem Substrat (301) eine Maske mit einem komplementären Lochmuster umfaßt, wobei das Muster dem Muster der Mikrostruktur, die auf dem Substrat abgeschieden werden soll, entspricht und die Löcher so eingerichtet sind, daß entsprechende Teile des Substrats exponiert werden und daß sie Abscheidungsmaterial aufnehmen können.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21, worin die Verfahrensschritte zwei- oder mehrmals wiederholt werden.
  23. Substrat, hergestellt nach einem der Ansprüche 13 bis 22.
  24. Vorrichtung mit einer Mikromuster-Struktur, umfassend ein Substrat und eine Vielzahl von Inseln und/oder Flächen, die ein vernetztes Material umfassen, welches hergestellt wird durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma, wobei das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten, ausgewählt aus Vinylen, substituierten Vinylenen, Acrylen, Silanen und Phosphiten oder eine Kombination davon, umfaßt.
  25. Vorrichtung gemäß Anspruch 24, worin die Vielzahl von Inseln, die das vernetzte Material enthalten, eine der folgenden Kombinationen von Oberflächeneigenschaften hat: (i) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophobe Oberfläche; (ii) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine nicht-Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophobe Oberfläche; (iii) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophile Oberfläche, oder (iv) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine nicht-Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophile Oberfläche.
  26. Verfahren zur Mikrostrukturierung einer Abscheidung von Material auf einem Substrat mittels Lift-off, umfassend: a) Bereitstellung des Substrats (401) mit einer darauf befindlichen, temporären Schicht (402), wobei die temporäre Schicht ein vorgegebenes Mikromuster hat; b) Abscheidung des Abscheidungsmaterials (405) auf dem Träger und der temporären Schicht, und c) Auflösen/Wegätzen der temporären Schicht, worin das Abscheidungsmaterial ein Polymer ist, das ein vernetztes, polymeres Material umfaßt, welches durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma hergestellt wurde, wobei dieses Plasma durch eine Mehrphasen-Wechselstromquelle (708, 709, 710) oder eine Gleichstromquelle erzeugt wurde.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 26, worin die Mehrphasen-Wechselstromquelle zweiphasiger oder dreiphasiger Wechselstrom ist.
  28. Verfahren gemäß Anspruch 26 oder 27, worin die mehrfache zwei- oder dreiphasige Wechselstromquelle ein Plasma mit einer Plasmaleistungsdichte von bis zu 15 W/l, vorzugsweise im Bereich von 0,010 bis 10 W/l, insbesondere 0,010 bis 5 W/l, erzeugt.
  29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, worin das Plasma in einer Reaktionskammer mit einem Druck im Bereich von 10–1.000 μbar, vorzugsweise 25–500 μbar, bereitgestellt wird.
  30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 29, worin das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten und eine Inertgaszufuhr umfaßt.
  31. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 30, worin das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten umfaßt, die ausgewählt werden aus: (i) substituierten Benzolen und (ii) (halo)aliphatischen Verbindungen der allgemeinen Formel CzHyXx, worin X Fluor, Chlor, Brom oder Iod ist, z 1–16 ist und x + y 2z + 2, 2z, 2z – 2 oder 2z – 4 ist, oder (iii) einer Kombination daraus.
  32. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 30, worin das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten, ausgewählt aus Vinylen, substituierten Vinylenen, Acrylen, Silanen und Phosphiten oder eine Kombination daraus, umfaßt.
  33. Verfahren gemäß Anspruch 32, worin das Acrylmonomer ausgewählt wird aus Acrylsäure, Methylmethacrylat, Acrolein, Acryloylchlorid und Acrylnitril.
  34. Verfahren gemäß Anspruch 32, worin das Vinylmonomer ausgewählt wird aus Ethylen, Propylen, Styrol und N-Vinylpyrrolidon.
  35. Verfahren gemäß Anspruch 32, worin das substituierte Vinylmonomer ausgewählt wird aus Vinyl-di-fluorid, Hexafluorpropan und Vinylchlorid.
  36. Verfahren gemäß Anspruch 32, worin das Silanmonomer ausgewählt wird aus Tetramethylsilan, Hexamethyl-di-silan und Tri-methylchlorsilan.
  37. Verfahren gemäß Anspruch 32, worin das Silan-tri-phosphit ausgewählt wird aus Trimethyl-phosphit und Triethyl-phosphit.
  38. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 26 bis 37, worin die Verfahrensschritte zwei- oder mehrmals wiederholt werden.
  39. Substrat, hergestellt nach einem der Ansprüche 26 bis 38.
  40. Vorrichtung, umfassend eine Mikromuster-Struktur, wobei die Vorrichtung ein Substrat und eine Vielzahl von Inseln und/oder Flächen mit einem vernetzten Material umfaßt, das durch Plasmapolymerisation eines Monomergases in einem Plasma hergestellt wurde, wobei das Monomergas eine oder mehrere Monomerarten, ausgewählt aus Vinylen, substituierten Vinylenen, Acrylen, Silanen und Phosphiten oder eine Kombination daraus, umfaßt.
  41. Vorrichtung gemäß Anspruch 40, worin die Vielzahl von Inseln, die das vernetzte Material enthalten, eine der folgenden Kombinationen von Oberflächeneigenschaften aufweisen: (i) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophobe Oberfläche; (ii) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine nicht-Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophobe Oberfläche; (iii) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophile Oberfläche, oder (iv) ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine nicht-Zell-adhäsive Oberfläche, und ein Teil der Inseln und/oder Flächen hat eine hydrophile Oberfläche.
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