[發明專利]一種三維微結構的刻蝕方法及其應用

在審

• 申請號: 201710386495.X
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107204288A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 劉侃;高易凡;張守坤;張南剛;李頌戰
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 董路,王敏鋒

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，更具體地，涉及一種三維微結構的刻蝕方法及其應用。

背景技術

刻蝕工藝是把未被抗蝕劑掩蔽的薄膜層除去，從而在薄膜上得到與抗蝕劑膜上完全相同圖形的工藝。刻蝕就是用化學的、物理的或同時使用化學和物理的方法，有選擇地把沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜層除去，從而在薄膜上得到和抗蝕劑膜上完全一致的圖形。刻蝕技術主要分為干法刻蝕與濕法刻蝕。濕法刻蝕是一個純粹的化學反應過程，是指利用溶液與預刻蝕材料之間的化學反應來去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而達到刻蝕目的。濕法刻蝕在半導體工藝中有著廣泛應用：磨片、拋光、清洗、腐蝕。其優點是選擇性好、重復性好、生產效率高、設備簡單、成本低。傳統的化學刻蝕方法的缺點是鉆刻嚴重，對圖形的控制性較差，不能夠刻蝕出特殊形狀溝道；還會產生大量的化學廢液。

刻蝕技術可以應用到微流控領域，目前的微流控芯片是一個集樣品制備、反應、分離、檢測等功能于一體的小型分析實驗平臺，它通過微加工技術，在硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷等材料上，根據實際需求，制作出各種結構的、尺寸在微米量級的管道進行實驗。微流控芯片對循環腫瘤細胞檢測發揮積極作用。循環腫瘤細胞(circulating tumor cells，CTCs)檢測技術在新的腫瘤生物標志物的發現、腫瘤預后判斷及個體化治療方面存在巨大的應用潛力，是國內外腫瘤研究的熱點之一。然而，CTCs在血液中的數量非常少，因此，CTCs研究的關鍵在于從含有大量血細胞的復雜血液樣本中準確、高效地將其分選出來，滿足高捕獲率、高純度和高通量的要求。由于微流控芯片管道尺寸在微米量級和細胞尺寸匹配，非常適合應用于細胞分選，近些年來，越來越多的研究者將該技術應用在CTCs的分選上。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷，本發明提供了一種三維微結構的刻蝕方法，使用該方法制作的基片表面具有若干個凹陷微結構，將該基片制作成微流控芯片后可用來分選富集大通量、無標記、大尺寸的循環腫瘤細胞，提高對循環腫瘤細胞的捕獲能力，由此解決傳統工藝方法所制得的基片因表面光滑而造成的對細胞附著力差及細胞捕獲效率不高的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種三維微結構的刻蝕方法，包括如下步驟：

將抑制刻蝕的微納米粒子的懸浮液涂覆在基片表面上，干燥處理，使微納米粒子沉積在基片表面上，再將基片用刻蝕液進行刻蝕，得到表面具有三維凹陷微結構的基片。

進一步，所述微納米粒子為TiO₂、SiO₂、ZnO、Al₂O₃、CaCO₃、MnO₂或CuO微納米粒子。

進一步，所述基片是涂覆著微納米粒子進行刻蝕，懸浮液中微納米粒子的質量百分比濃度為0.1～50％，微納米粒子呈球狀，微納米粒子的直徑為0.1～500μm，刻蝕速率為0.1～1000μm/min，刻蝕時間為1～1440min時，所得的三維凹陷微結構為呈圓錐狀的凹面，直徑為1～1000μm，深度為1～500μm，密度為1×10²～1.5×10⁶個/mm²。

考慮到循環腫瘤細胞尺寸一般為15～25μm，為了使表面具有三維凹陷微結構的基片能夠捕獲該尺寸范圍內的循環腫瘤細胞，優選地，三維凹陷微結構的直徑為5～30μm，深度為1～25μm，密度為1×10³～5.5×10⁴個/mm²。

考慮到如果微納米粒子懸浮液濃度過大，懸浮液比較粘稠(應考慮到微納米粒子的團聚現象)，不易噴涂；而微納米粒子懸浮液濃度太小，微納米粒子在基片上被刻蝕后所形成的三維凹陷微結構尺寸太大，優選地，懸浮液中微納米粒子的質量百分比濃度為0.1～5％。

三維凹陷微結構是先通過在基片表面噴涂微納米粒子的懸浮液，然后用刻蝕液刻蝕基片表面所形成的。所以微納米粒子的尺寸大小決定了三維凹陷微結構的尺寸，三維凹陷微結構更適于循環腫瘤細胞的捕獲，微納米粒子的尺寸為0.5～30μm，即和三維凹陷微結構的尺寸對應時更好。

刻蝕時間的長短與刻蝕速率的大小決定了三維凹陷微結構的尺寸。綜合考慮到刻蝕的精確度和效率，三維凹陷微結構的尺寸太小與過大不符合自身的用途，所以優選地，刻蝕液的刻蝕時間為5～60min，刻蝕速率為0.1～30μm/min。

進一步，所述的微納米粒子為TiO₂微納米粒子。