一種SU8陣列式微反應池的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種SU8陣列式微反應池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：勻膠、前烘、曝光、后烘、降溫、顯影、堅模和鍍膜步驟，其中鍍膜步驟是將SU8陣列式反應池池壁鍍上30?90nm的反射薄膜。與現有技術相比，本發明專利技術的優點是通過添加鍍膜的步驟，使制備出的SU8微反應池具有很好的抗光學串擾能力，從而能更好地應用于基于測序等對SU8微反應池光學性質要求較高的應用中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微電子加工
，特別是涉及一種SU8陣列式微反應池的制備方法。
技術介紹
光纖面板表面制作陣列式微反應池有三種備選方式：一是在光纖面板表面生長無機薄膜材料,并采用半導體微加工工藝制作出陣列式微反應池；二是將制作有陣列式微反應池薄膜材料與光纖面板鍵合；三是采用厚膠光刻工藝在光纖面板表面制作聚合物陣列式微反應池。厚膠光刻工藝簡單易行且制作成本低,成為陣列式微反應池制作的首選途徑。光刻膠又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。光刻膠的技術復雜，品種較多。根據其化學反應機理和顯影原理，可分負性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質的是負性膠；反之，對某些溶劑是不可溶的，經光照后變成可溶物質的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。光刻膠應該具有比較小的表面張力，使光刻膠具有良好的流動性和覆蓋。SU8材料是1995年由IBM公司開發出來的負性環氧光刻膠，具有很高的紫外光敏特性，在制作塑性機械結構、微流體器件、微通道結構等MEMS方面獲得了廣泛的應用，是一種較為常用的厚膠。SU8是由雙酚A型環氧樹脂溶解于γ-丁內酯而形成的有機聚合膠體，因平均一個分子中含有8個環氧樹脂得名。SU8焦磷過程主要分為兩步：（1）SU8中的光引發劑吸收光子，發生化學反應生成酸性催化劑；（2）酸性催化劑在熱能的輔助作用下催化分子間環氧基反應，形成致密交聯網絡。相對于其他厚膠，SU8加工工藝簡單，重復性好，生物兼容性好，易在硅、玻璃、陶瓷等襯底上形成陣列結構，并且SU8包括豐富的環氧基，化學性質活潑反應型強，可在溫和調價下與多種基團發生親核開環反應，可在不影響生物活性的條件下與多種生物分子共價結合，能夠有效的增加官能團效率。傳統的芯片材料曝光均勻性差，SU8的曝光均勻性好，可制作高深寬比結構，并可以通過化學修飾形成超疏水表面，減小使用過程中的摩擦力，增強其磨損耐用性，具有良好的機械性能、較低的楊氏模量和較好的金屬層粘附性。這些性質使SU8在諸多應用于厚膠光刻工藝的光刻膠中成為了制作微反應池的極佳選擇。但是SU8在可見光波段透射率高達90%，導致SU8陣列式微反應池光學隔離性能差，相鄰的微反應池之間的光學信號互相串擾，降低了光學檢測的信噪比及準確性。此外，SU8制作過程的膠邊以及應力等問題極大地影響了其工藝重復性以及成品率。
技術實現思路
為了解決現有SU8微反應池制備方法有效避免相鄰微反應池之間的光信號串擾的問題，本專利技術的目的是提供一種SU8陣列式微反應池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）勻膠：將SU8滴加至光纖面板中心，旋轉光纖面板直至SU8在光纖面板上形成一層厚度均勻的涂層；（2）前烘：將璇涂有SU8涂層的光纖面板放置在干燥加熱的環境中，使SU8層成膜；（3）曝光：采用紫外光將覆蓋有陣列圖案的掩膜的SU8膜曝光；（4）后烘：將上覆曝光后SU8膜的光纖面板干燥加熱的環境中后烘；（5）降溫：將上覆后烘處理過的SU8膜的光纖面板放入氦氣柜中使SU8膜和光纖面板降至室溫；（6）顯影：使用顯影劑使光纖面板上的SU8膜顯影，形成陣列式反應池；（7）堅模：將所形成的SU8陣列式反應池以及光纖面板放入烘箱中進行堅模，烘箱溫度為80℃，持續1-1.5h；（8）鍍膜：將SU8陣列式反應池池壁鍍上30-90nm的反射薄膜。進一步地，鍍膜步驟所述反射膜的材料為金、銀、鋁、銅中的一種。由光子能量在傳遞關系，在合理控制光學吸收的條件下，可通過增加表面的反射率來減少光的透射。反射膜可有效增加表面反射率，且應用條件成熟可靠，常用的反射膜有金屬反射膜和全電介質反射膜兩類。全電介質反射膜通常在特定波長有極高反射率且吸收率較低，但很難在整個可見光范圍內保持較高反射率。金屬反射膜的工作波長范圍寬,且制備工藝更為簡單。其中，金、銀、鋁、銅這四種金屬有很好的反射率，他們的鍍膜條件也比其他金屬更加寬松。進一步地，鍍膜步驟所述反射膜的材料為鋁。相比于上述其他金屬，鋁在近紫外光、可見光和近紅外光都要良好的反光率，鋁也能在厚度小于100nm時還保持較佳的反射率。進一步地，所述反射膜厚度為40-55nm。照射光的穿透深度與材料的基本性質的關系如下：δ=[λ/(πcμσ)]^(1/2)，其中δ是光的穿透深度，λ是光的波長，c是光速，μ是材料的導磁系數，σ是靜導電系數。由這個公式了解，光線的波長越長越容易穿透所照射的材料；并且材料的導電系數越高，照射光的穿透深度越淺，從而材料對照射光的反射率越高。本專利技術技術人員結合這個公式以及大量的試驗得出，反射膜厚度在40-55nm時不但可以達到相當大的反射率，還不會對微反應池的結構及性能產生明顯的影響。進一步地，所述反射薄膜的鍍膜方式是蒸鍍。鍍膜一般有三種方式：蒸鍍（evaporation）、濺鍍(sputtering)和離子披覆(ion plating)。由于本專利技術方案是要將反射膜鍍只鍍在反應池池壁上，因此本專利技術鍍膜步驟應選擇一個能對目標的鍍膜范圍控制較佳的鍍膜方式。在蒸鍍方式中，技術人員可以通過調整基板方向、蒸鍍速率等因素可以較好地控制目標的鍍膜范圍。同時，蒸鍍形成的使屬反射膜的反射率比其他方式形成的金屬反射膜的反射率要高。另外，金屬蒸鍍的成本比其他兩種方式更加低廉，有利于本專利技術方案在實際工業生產中的應用。進一步地，所述蒸鍍是在10-6-10-8Pa的真空中完成。在這個條件下，所形成的金屬反射膜的密度較大，從而其反射率也較高。進一步地，在鍍膜步驟中SU8陣列式反應池以及光纖面板的溫度為60-70℃。這個條件有利于形成密度較大的金屬反射膜，從而使所形成的反射膜的反射率較大。與現有技術相比，本專利技術的優點是通過添加鍍膜的步驟，使制備出的SU8微反應池具有很好的抗光學串擾能力，從而能更好地應用于基于測序等對SU8微反應池光學性質要求較高的應用中。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，僅用于解釋本專利技術，而不能視為對本專利技術的限制。為減少試驗的變量，以下SU8反應池的深度，即本專利技術制備方法首先形成的SU8膜的厚度，為30μm，反應池之間的池壁厚度為6μm，反應池截面為30μm×30μm正方形，反應池陣列為10×10正方形陣列。然而，本領域技術人員可以得知，反應池陣列可以通過更加合理的幾何排布，使反應池排列得更加緊密，反應池本身的尺寸和形狀也可以根據具體應用環境而做其他調整。實施例1（1）勻膠：將SU8滴加至光纖面板中心，旋轉光纖面板直至SU8在光纖面板上形成一層厚度均勻的涂層；（2）前烘：將璇涂有SU8涂層的光纖面板放置在干燥加熱的環境中，使SU8層成膜；（3）曝光：采用紫外光將覆蓋有陣列圖案的掩膜的SU8膜曝光；（4）后烘：將上覆曝光后SU8膜的光纖面板干燥加熱的環境中后烘；（5）降溫：將上覆后烘處理過的SU8膜的光纖面板放入氦氣柜中使SU8膜和光纖面板降至室溫；（6）顯影：使用顯影劑使光纖面板上的SU8膜顯影，形成陣列式反應池；（7）堅模：將所形成的SU8陣列式反應池以及光纖面板放入烘箱中進行堅模，烘箱溫度為80℃，持續1-1.5h；（8）鍍膜：將SU8陣列式反應池池壁用蒸鍍的方法鍍上40 nm的鋁反射薄膜，其中蒸鍍氣壓為6.7*10-7Pa，SU8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種SU8陣列式微反應池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）勻膠：將SU8滴加至光纖面板中心，旋轉光纖面板直至SU8在光纖面板上形成一層厚度均勻的涂層；（2）前烘：將璇涂有SU8涂層的光纖面板放置在干燥加熱的環境中，使SU8層成膜；（3）曝光：采用紫外光將覆蓋有陣列圖案的掩膜的SU8膜曝光；（4）后烘：將上覆曝光后SU8膜的光纖面板干燥加熱的環境中后烘；（5）降溫：將上覆后烘處理過的SU8膜的光纖面板放入氦氣柜中使SU8膜和光纖面板降至室溫；（6）顯影：使用顯影劑使光纖面板上的SU8膜顯影，形成陣列式反應池；（7）堅模：將所形成的SU8陣列式反應池以及光纖面板放入烘箱中進行堅模，烘箱溫度為80℃，持續1?1.5h；（8）鍍膜：將SU8陣列式反應池池壁鍍上30?90nm的反射薄膜。

【技術特征摘要】
2015.08.24 CN 2015105217758;2015.08.24 CN 201510521.一種SU8陣列式微反應池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）勻膠：將SU8滴加至光纖面板中心，旋轉光纖面板直至SU8在光纖面板上形成一層厚度均勻的涂層；（2）前烘：將璇涂有SU8涂層的光纖面板放置在干燥加熱的環境中，使SU8層成膜；（3）曝光：采用紫外光將覆蓋有陣列圖案的掩膜的SU8膜曝光；（4）后烘：將上覆曝光后SU8膜的光纖面板干燥加熱的環境中后烘；（5）降溫：將上覆后烘處理過的SU8膜的光纖面板放入氦氣柜中使SU8膜和光纖面板降至室溫；（6）顯影：使用顯影劑使光纖面板上的SU8膜顯影，形成陣列式反應池；（7）堅模：將所形成的SU8陣列式反應池以及光纖面板放入烘箱中進...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳哲，張睿，王者馥，王緒敏，殷金龍，任魯風，
申請(專利權)人：北京中科紫鑫科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：北京;11