对基板进行图案化的方法、在基板上形成微细结构的方法和制造流体装置的方法与流程

本公开内容涉及一种对基板进行图案化的方法、在基板上形成微细结构的方法和制造流体装置的方法。

背景技术：

1、在使用包括生物技术和半导体的微细加工技术的领域中，在晶片等基板的表面形成微细结构或结构。这样的结构在基板表面上部分地或离散地形成。其它基板表面不形成微细结构，实质上基板的表面露出。

2、然而，在许多情况下，由于微细加工或其作业工序的影响，在露出的基板表面上未必希望的结构或物质会形成或附着，如加工的碎片、粒子或化学污染物、非特异性物质的生长或形成。在一些情况下，希望未形成微细结构的基板的表面(可以是原来的基板表面，也可以是形成于原来的基板表面上的膜或层的表面)尽量保持或恢复清洁。

3、作为一个例子，存在在流路内包含微细结构的流体装置。为了在流路内配置微细结构，在基板的表面形成微细结构，使盖在该基板的表面上密合。在此，在与盖密合的基板表面上不能存在微细结构。当存在不希望、误形成的微细结构、粒子等污染物质等时，则会阻碍基板表面与盖的密合，可能损害内部容纳的流体的密闭性。

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在对基板进行图案化、微细结构的形成等工艺时，希望避免加工的碎片、粒子或化学污染物、非特异性物质的生长或形成等未必希望的结构或物质的形成或附着的方法。

3、用于解决课题的手段

4、根据本公开内容的一个实施方式，提供一种对基板进行图案化的方法。在一些实施方式中，方法包括：对形成于基板表面的疏水性膜进行图案化；将对象材料涂布；以及使所涂布的对象材料的至少表面氧化。

5、在一些实施方式中，方法进一步包括：从基板除去疏水性膜。

6、<基板>

7、本说明书中使用的“基板”通常是指任意的基板、或在制造工艺中在执行膜处理的基板上形成的材料表面。例如，能够进行处理的基板表面含有硅(si)、二氧化硅(sio2)、绝缘体上硅(soi)、锗(ge)、砷化镓(gaas)、玻璃、蓝宝石等材料。基板表面包含半导体材料或一般在半导体工艺中使用的材料。基板表面根据用途包含金属、金属氧化物、金属合金及其它导电性材料等其它材料。基板表面含有高分子材料。在基板表面上，可以在原子或微观水平上存在氧化物、脂成分等。基板包含硅晶片等半导体晶片、玻璃晶片、高分子膜，但并不限定于此。基板可以进行预处理工艺，对基板表面进行研磨、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火、清洗和/或烘烤。基板表面具有这些材料作为基本构成材料，例如，可以具有在大气中或清洁室环境下操作时的杂质或表面层。

8、在一些实施方式中，基板表面的一部分或全体可以具有疏水性。在一些实施方式中，基板表面的一部分或全体可以具有亲水性。

9、基板的表面可以实质上是平面。基板的表面可以具有平坦面。可以至少在除去疏水性膜后，基板的表面是平坦的。所述基板的表面能够与限定流路的构件粘接，将所述流路以不透流体的方式密闭。

10、基板表面可以具有5、4、3、2、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1nmra等中的任一者或更小的表面粗糙度。基板表面可以具有市售或产业上使用的基板的表面粗糙度。例如，可以使用市售的硅基板、玻璃基板、或高分子基板或膜。

11、<疏水性膜>

12、本说明书中使用的“疏水性膜”由具有疏水性的材料(疏水性材料，下同)构成，或是指在表面包含具有疏水性的材料的膜。疏水性膜可以含有氟化合物或树脂。疏水性膜可以是所谓的氟树脂膜。

13、疏水性材料可以选自由氟化聚合物、全氟化聚合物、硅聚合物和它们的混合物组成的组。例如，疏水性材料包括：无定形含氟聚合物(市售的例子包括具有以下末端官能团之一的agc化学公司制的cytop(注册商标)系列。例如具有以下末端官能团之一：a型：-coon，m型：-conh-si(or)，或s型：-cf3)；聚四氟乙烯(市售的例子包括chemours公司制的teflon(注册商标))；派瑞林；氟化烃；氟代丙烯酸类共聚物(市售的例子包括cytonix公司制造的fluoropel(注册商标))；含氟硅烷(例如，三氯(1h,1h,2h,2h-全氟辛基)硅烷(pfots)；全氟癸基三氯硅烷(fdts)等)；等离子体沉积碳氟化合物；聚二甲基硅氧烷；其它硅氧烷；1-十七碳炔等疏水性烃；或它们的混合物。

14、疏水性材料可以涂布在基板表面的至少一部分或全体上。疏水性材料可以通过干法或湿法涂布至基板表面。例如，疏水性材料可以在溶液的状态下滴加到基板表面并进行旋涂。之后可以进行干燥、热处理、或烘烤。

15、在一些实施方式中，形成于基板表面的疏水性膜被图案化。在一些实施方式中，可以使用光刻技术对疏水性膜进行图案化。通过旋涂机或喷吹将抗蚀剂涂布于塑性膜的表面，进行预烘烤、曝光和显影。由此，抗蚀剂被图案化。在除去了抗蚀剂的部位，疏水性膜露出。可以在显影之后进行冲洗、后烘焙等处理。

16、在一些实施方式中，图案化可以包括使用硬掩模(例如金属掩模)进行蚀刻。

17、<蚀刻>

18、在一些实施方式中，对露出的疏水性膜的表面进行蚀刻处理。由此，对应于抗蚀剂的图案，疏水性膜被图案化。疏水性膜的蚀刻没有特别限定，例如可以是氧蚀刻。由此，露出基板表面。

19、在一些实施方式中，在露出的基板表面涂布对象材料。对象材料可以涂布在整个基板、即抗蚀剂的表面。可以形成包含对象材料或实质上由对象材料构成的膜。

20、<对象材料>

21、对象材料例如可举出：金、铂、铝、铜、铁、钴、银、锡、铟、锌、镓、铬及它们的氧化物等。对象材料可以是能够氧化的材料。对象材料可以是铬(cr)。对象材料可以是氧化锌(zno)。

22、<光致抗蚀剂的除去>

23、在一些实施方式中，可以在对象材料的涂布之后除去光致抗蚀剂。此时，可以将涂布在光致抗蚀剂表面的对象材料一起除去。该工艺可以称为剥离(lift-off)。在剥离时，疏水性膜和图案化形成的对象材料可以残留在基板表面。

24、<对象材料的处理>

25、在一些实施方式中，可以对所涂布的对象材料进行处理。处理可以是针对对象材料的表面的处理。处理可以是加热。加热可以包括在加热炉内加热基板、用激光照射对象材料或基板等。处理可以是对象材料的至少表面、或者体积的一部分或全体的氧化。氧化的例子包括在氧化气氛中的加热、等离子体处理等。

26、在一些实施方式中，可以对对象材料进行加工或处理。例如，可以在对象材料的表面形成微细结构。微细结构可以通过对对象材料进行蚀刻而形成。在一些实施方式中，微细结构可以形成于对象材料的表面。例如，可以在对象材料的表面上生长形成微细结构的构件。

27、<纳米线>

28、在一些实施方式中，可以在对象材料的表面形成纳米线。

29、例如，可以将用于使纳米线生长的粒子或催化剂涂布于对象材料的表面，以其表面为起点使纳米线生长。在一些实施方式中，对象材料可以是能够成为纳米线生长的催化剂或生长的起点的材料。

30、作为用于形成纳米线的粒子或种子层，例如可举出：zno、cro。使用zno的纳米线可以使用水热合成方法在这些种子材料的表面生长。在一例中，首先，将zno涂布于基板的表面(对象材料的表面)。接着，将基板浸渍于将硝酸锌六水合物(zn(no3)2·6h2o)、六亚甲基四胺(c6h12n4)溶解于去离子水中而成的前体溶液中。由此，能够使zno纳米线在对象材料的表面生长。需要说明的是，在使用zno作为对象材料的情况下，其起到纳米线形成用粒子的作用。因此，不需要另外将zno涂布于对象材料的表面。

31、作为纳米线制作用的催化剂，例如可举出：金、铂、铝、铜、铁、钴、银、锡、铟、锌、镓、铬、钛等。

32、使用了催化剂的纳米线可以以以下步骤制作。

33、(a)使催化剂沉积在对象材料的表面上。

34、(b)使用sio2、li2o、mgo、al2o3、cao、tio2、mn2o3、fe2o3、coo、nio、cuo、zno、ga2o3、sro、in2o3、sno2、sm2o3、euo等材料，使用脉冲激光沉积、vls(气-液-固)法等物理蒸镀法形成纳米线。需要说明的是，使用催化剂制作的纳米线可以是不具有支链的纳米线，也可以是具有支链的纳米线。

35、在一些实施方式中，可以在纳米线的表面上形成包覆层。包覆层可以使用溅射、eb(电子束)蒸镀、pvd(物理气相沉积)、原子层沉积装置(ald装置：原子层沉积)等蒸镀法来形成。

36、在一些方式中，包覆层可以是具有高导热率的材料。例如，具有这样的包覆层的纳米线的装置可以用于样品的加热处理。在一些方式中，包覆层可以是与肽和/或核酸具有结合性且具有高导热率的材料。由此，能够用肽和/或核酸修饰纳米线的表面。经修饰的纳米线具有高效地捕捉生物分子或从其它物质分离生物分子的能力。这些是例示，用于包覆层的材料不限于这些。

37、<剥离>

38、在一些实施方式中，疏水性膜可以在对象材料的处理之后，例如在对象材料的加热、氧化或微细结构的形成等处理之后除去。疏水性膜可以通过剥离除去。

39、经过加热或氧化处理的疏水性膜通常变脆。通过使基板浸渍于水中，在预定的温度下加热，疏水性膜从基板剥离。此时，可以通过超声波清洗等加速除去疏水性膜。

40、除去疏水性膜后，在基板的表面上图案化的对象材料(或除此之外还有微细结构)和没有对象材料的基板表面被准备出。这样在图案化的同时露出的基板表面实质上不存在对象材料或微细结构等。因此，与对象材料相关的非特异性的处理表面或微细结构的形成被抑制或避免。或者，实质上具有原始的基板表面的平坦性或正常性(例如无粒子)。例如，这样的清洁基板表面能够与其它基板或构件接合，形成以不透流体的方式密闭的接合面。由此，能够制造具有高密闭性的流路或流体装置。

41、从其中仅示出和说明了本公开内容的示例性实施方式的以下详细描述中，本公开内容的其它方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。如所理解的那样，本公开内容可以有其它不同的实施方式，并且其一些细节可以在各种明显的方面进行修改而不脱离本公开内容。因此，附图和说明本质上应当被视为示例而不应当被视为限定。