基于Parylene的微孔滤膜制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以材料为特征的用于分离工艺或设备的膜技术领域，尤其涉及一种基于Pary I ene的微孔滤膜制备方法。
【背景技术】
[0002]微孔滤膜是高分子聚合物或无机物在特殊工艺条件下制成的一种耐各种有机溶剂的筛网型精密滤材，在膜分离技术应用中，微孔滤膜是应用范围最广的一种膜品种，可以在液相、气相中分离、净化、富集微粒、细胞、异物、飘尘、气溶胶，广泛应用于医药卫生、生物化学、微电子工业、环境保护等部门。
[0003]微孔滤膜根据要过滤的目标特性不一样，可选用不同材质和不同规格的滤膜，现有滤膜材质大体上分为:混合纤维素膜，尼龙膜，PTEE膜，PVDF膜，硝酸纤维素酯膜，玻璃纤维膜，聚醚砜膜，聚丙烯膜，聚碳酸酯膜和无机膜。制备过程往往较为复杂，且由于自身特性，存在制备过程环境污染、成膜效果较差、应用领域单一等一系列问题。
[0004]Pary Iene薄膜是一种无支链、高结晶、分子量超过50万的对二甲苯的聚合物。根据分子结构的不同，Parylene可分为N型、C型、D型、HT型等多种类型，主要区别在于分子上取代基不同，分子式的不同也决定了其热稳定性能和绝缘性能等有所不同。其中，C型聚对二甲苯(Parylene C)薄膜涂层是目前使用最广泛的一种。Parylene薄膜具有防潮、绝缘、耐腐蚀、生物相容性，无针孔涂层，良好的机械性能和热稳定性，针对其独特的物理特性和电学特性，目前Parylene多见作为微结构层、润滑涂层、保护防腐涂层、绝缘隔离层和介电材料，广泛应用在航空、航天、军工、微电子、半导体、医疗、文保等领域，但在用于微孔滤膜制备方面尚未见相关报道。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Parylene的微孔滤膜制备方法，所述方法在室温环境下进行，干法工艺制备，操作简单，成本低，制作周期短，热稳定性和化学稳定性好，均匀性好，化学毒性和生物毒性合格，无介质脱落，适用范围广。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种基于Parylene的微孔滤膜制备方法，其特征在于包括如下步骤:
I )Pary I ene膜制备:在娃圆片表面制备Pary I ene膜；
2)金属层制备:在Parylene膜上沉积制备金属层，用于作为微孔刻蚀的金属掩膜；
3)微孔图形光刻:用微孔掩膜版在Parylene膜上表面光刻微孔图形，所述掩膜包括非感光区和感光区；
4)显影操作:圆片在显影液中显影后，去除感光区光刻胶，形成带胶区域和无胶区域的微孔图形；
5)金属微孔制备:圆片浸泡在腐蚀液中，去除无光刻胶区域下的金属层，形成微孔状金属掩膜； 6)光刻胶去除:圆片浸泡在丙酮中，去除表面光刻胶；
7)干法刻蚀微孔滤膜:以微孔状金属掩膜作为本次刻蚀的掩膜，控制微孔的孔径尺寸，基于深反应离子刻蚀原理刻蚀Parylene膜，使无金属掩膜区域下的Parylene被完全刻蚀干净，形成微孔滤膜；
8)金属层去除:圆片浸泡在腐蚀液中，去除表面金属层；
9)微孔滤膜制备:圆片浸泡在氢氧化钾溶液中，使微孔滤膜从圆片表面自然剥落，最终得到微孔滤膜。
[0007]进一步的技术方案在于:所述方法在步骤I)之前还包括基底圆片准备的步骤:以干净的硅圆片作为微孔滤膜制备的基底，硅圆片的上表面为抛光面。
[0008]进一步的技术方案在于:所述步骤I)具体为:利用化学气相沉积原理，在硅圆片表面制备Parylene膜，ParyIene膜厚度为0.1um-1OOum;沉积过程可分为三步，在真空条件下，100-150°C温度下将固态原料升华成气态;二聚体气体进入裂解腔，在600-700°C温度下，二聚体的分子键被断开，裂解成具有反应活性的单体;最后Parylene气态单体在室温的真空沉积室里沉积并聚合，在娃圆片的表面上形成Pary I ene膜。
[0009]进一步的技术方案在于:所述步骤2)中:所述金属层为铝金属层，厚度为1000A-2000Ao
[00?0]进一步的技术方案在于:所述步骤3)中:在金属层表面涂覆4000A-6000 A厚的正性光刻胶，光刻前圆片在110_120°C烘烤2min-3min，曝光时间为5s-6s，所述掩膜包括铬非感光区和玻璃感光区。
[00?1 ] 进一步的技术方案在于:所述步骤4)中显影时间40s_45s，显影后圆片在110-120°〇烘烤10 min_15min。
[0012]进一步的技术方案在于:所述步骤5)和步骤8)中采用铝腐蚀液进行腐蚀，由体积比16:2:1的磷酸:去离子水:硝酸溶液配成，50°C水浴加热I小时，其中，步骤5)金属微孔制备，腐蚀时间15 s -30s，步骤8)去除金属层，腐蚀时间2min-3min。
[0013]进一步的技术方案在于:所述步骤6)中圆片浸泡在丙酮中的时间为15-20min。
[0014]进一步的技术方案在于:所述步骤7)中，氧气作为刻蚀Parylene的反应气体，采用双射频源RFl和RF2控制刻蚀过程，其中RFl射频源用于引起氧气气体辉光放电，产生等离子体，RF2射频源用于给等离子体提供加速刻蚀的能量，刻蚀过程包括氧等离子体对Pary Iene的物理轰击，以及氧与Parylene的化学反应，最终形成微孔结构;通过调整工作压力、反应温度和RF2射频源功率有效改变Parylene的刻蚀速率和微孔侧壁形貌，进而控制微孔孔径大小。
[0015]进一步的技术方案在于:所述步骤9)中:圆片浸泡在氢氧化钾溶液中lmin-2min，用于剥落微孔滤膜的氢氧化钾溶液为体积比=1: 20的氢氧化钾:去离子水溶液。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述方法在室温环境下进行，干法工艺制备，操作简单，成本低，制作周期短，热稳定性和化学稳定性好，均匀性好，化学毒性和生物毒性合格，无介质脱落。通过所述方法制作的微孔滤膜，具有不同孔径规格、不同孔径分布，能够简单有效进行细胞分离，有机/无机溶剂的过滤，可广泛应用于生物医学、工业生产、食品安全、能源环保等多个领域。
【附图说明】
[0017]图1-10是通过本发明所述方法制备的滤膜的过程结构示意图；
图11是通过本发明所述方法制备的带有微孔滤膜的硅片示意图；
图12是通过本发明所述方法制备的微孔滤膜示意图；
图13是通过本发明所述方法制备的微孔滤膜截面图；
其中:1、娃圆片2、Parylene膜3、金属层4、非感光区5、感光区6、光刻胶7、带胶区域8、无胶区域9、微孔滤膜。
【具体实施方式】
[0018]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0020]本发明公开了一种基于Parylene的微孔滤膜制备方法，包括如下步骤:
基底圆片准备:以干净的硅圆片I作为微孔滤膜制备的基底，待沉积Pary I ene膜的硅面为抛光面，如图1所示；
Parylene膜制备:采用化学气相沉积工艺，在娃圆片I上制备Parylene膜，如图2所示，其原料为对二甲苯环二聚体。沉积过程大体可分为三步，在真空条件下，100-150°C温度下将固态原料升华成气态;二聚体气体进入裂解腔，在600-700°C温度下，二聚体的分子键被断开，裂解成具有反应活性的单体;最后Parylene气态单体在室温的真空沉积室里沉积并聚合，在娃圆片的表面上形成Pary Iene膜2。
[0021 ]金属层制备:优选的，基于电子束蒸发原理，用高能聚焦的电子束熔解并蒸发铝材料，在Parylene膜2的上表面制备铝金属层3，如图3所示，制备的铝金属层厚度为1000A-2000A，此步工艺为后续微孔