纳米孔结构及其加工设备和方法与流程

本公开涉及纳米孔及纳米孔阵列加工技术领域，尤其涉及一种纳米孔结构及其加工设备和方法。

背景技术：

基因检测以及其他纳米级粒子的检测在疾病检测、生命科学等领域有着大量的需求。现有的基因检测方法所采用的设备非常昂贵，体积较大，且大都需要pcr配合实现。纳米孔作为第三代测序技术，由于具有成本低廉，不需要pcr，可测试较长的基因链等优势，受到广泛研究。

现有的纳米孔技术包括生物纳米孔及固态纳米孔等几种技术。由于固态纳米孔相比生物纳米孔具有尺寸可控，性能稳定等优点，是研究的热点。固态纳米孔加工一般采用透射电子显微镜等物理方式制备，但是这种方法制作时间长，制作成本高。

如何提供一种快速低廉的加工纳米孔及纳米孔阵列的方法，同时能够保证制备的纳米孔具有给定的尺寸是本领域研究人员需要解决的技术问题。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本公开提供一种纳米孔结构及其加工设备和方法，以缓解现有技术中的纳米孔及纳米孔阵列的加工方法制作时间长，制作成本高的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种纳米孔结构的加工设备，包括：用于配合夹紧器件的第一夹具和第二夹具，该第一夹具和第二夹具均包括：空腔，设置于其内部；第一开口，对应设置于夹紧面上，且与其内部的空腔连通；以及第二开口，分别设置于所述第一夹具和所述第二夹具的非夹紧面上，并与所述空腔连通；其中，所述第二夹具还包括：观测窗，其设置于所述第二夹具相对于所述夹紧面的背面，用于透过所述空腔观测所述第一开口处的情况。

在本公开的一些实施例中，所述第二开口包括n个，其中n≥2。

根据本公开的另一个方面，还提供一种纳米孔结构的加工方法，包括：步骤a：在硅片的正表面形成图形区域和具有窗口深度的槽型结构；步骤b：利用如上述权利要求1至2中任一项所述的纳米孔结构的加工设备将步骤a得到硅片夹紧，使其正表面上的槽型结构对准所述第二夹具的所述第一开口；步骤c：向所述第一夹具的所述空腔中注入刻蚀溶液，向所述第二夹具的所述空腔中注入去离子水以及对该刻蚀溶液敏感的荧光染料；步骤d：通过观测窗实时观测所述硅片的正表面，发现荧光激发时，向所述第一夹具的所述空腔中注入去离子水以去除其中的刻蚀溶液；步骤e：将硅片取出，清洗，用氮气吹干。

在本公开的一些实施例中，所述步骤a包括：步骤a1：对硅片进行清洗，在正面和背面涂覆光刻胶；步骤a2：对硅片正面进行光刻，显影形成图形区域；步骤a3：对形成图形区域的硅片进行刻蚀，形成具有窗口深度的槽型结构。

在本公开的一些实施例中，所述步骤a3中，采用干法刻蚀或者湿法刻蚀形成具有窗口深度的槽型结构。

在本公开的一些实施例中，所述步骤b中，所述纳米孔结构的加工设备将硅片夹紧后，所述第一夹具和所述第二夹具中的空腔被硅片分隔。

在本公开的一些实施例中，所述步骤c中，所述刻蚀溶液为含氯离子或可被荧光染料激发的其他离子材料的氢氧化钾溶液。

在本公开的一些实施例中，所述硅片为双面抛光的硅片。

在本公开的一些实施例中，该方法用于形成单一纳米孔或者纳米孔阵列。

根据本公开的再一个方面，还提供一种纳米孔结构，通过本公开提供的纳米孔结构的加工方法制成。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的纳米孔结构及其加工设备和方法具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

(1)通过使用氢氧化钾溶液刻蚀的方法，实现纳米孔结构的快速制备；

(2)通过采用荧光标记检测的方法，实现对纳米孔的快速精确控制。

附图说明

图1为本公开实施例提供的纳米孔结构加工设备的结构示意图。

图2为本公开实施例提供的纳米孔结构的加工方法的步骤流程图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

10-第一夹具；

11-第一开口；

12-第二开口；

20-第二夹具；

21-第一开口；

22-第二开口；

23-观测窗；

30-槽型结构。

具体实施方式

本公开提供的纳米孔结构及其加工设备和方法通过在硅片正面形成未穿透的窗口，然后在背面刻蚀形成纳米孔，利用荧光染料的方法判断纳米孔的形成，达到快速高精度检测孔的形成的目的，实现纳米孔及纳米孔阵列的高精度制备。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

根据本公开的一个方面，提供一种纳米孔结构的加工设备，如图1所示，包括：用于配合夹紧器件的第一夹具10和第二夹具20，该第一夹具10和第二夹具20均包括：空腔、第一开口11/21以及第二开口12/22；空腔设置于该第一夹具10和第二夹具20的内部；第一开口11/21对应设置于夹紧面上，且与其内部的空腔连通；第二开口12/22分别设置于第一夹具10和第二夹具20的非夹紧面上，并与空腔连通；其中，第二夹具20还包括：观测窗23，其设置于第二夹具20相对于夹紧面的背面，用于透过空腔观测第一开口21处的情况。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，第二开口12/22包括n个，其中n≥2。

根据本公开的另一个方面，还提供一种纳米孔结构的加工方法，如图2所示，包括：步骤a：在硅片的正表面形成图形区域和具有窗口深度的槽型结构；步骤b：利用本公开实施例提供的纳米孔结构的加工设备将步骤a得到硅片夹紧，使其正表面上的槽型结构对准第二夹具20的第一开口21；步骤c：通过第二开口12向第一夹具10的空腔中注入刻蚀溶液，通过第二开口22向第二夹具20的空腔中注入去离子水以及对该刻蚀溶液敏感的荧光染料；步骤d：通过观测窗23实时观测硅片的正表面，发现荧光激发时，向第一夹具10的空腔中注入去离子水以去除其中的刻蚀溶液；步骤e：将硅片取出，清洗，用氮气吹干。

在本公开的一些实施例中，步骤a包括：步骤a1：对硅片进行清洗，在正面和背面涂覆光刻胶；步骤a2：对硅片正面进行光刻，显影形成图形区域；步骤a3：对形成图形区域的硅片进行刻蚀，形成具有窗口深度的槽型结构。

在本公开的一些实施例中，步骤a3中，采用干法刻蚀或者湿法刻蚀形成具有窗口深度的槽型结构。

在本公开的一些实施例中，步骤b中，纳米孔结构的加工设备将硅片夹紧后，第一夹具10和第二夹具20中的空腔被硅片分隔。

在本公开的一些实施例中，步骤c中，刻蚀溶液为含氯离子或可被荧光染料激发的其他离子材料的氢氧化钾溶液。

在本公开的一些实施例中，硅片为双面抛光的硅片。

在本公开的一些实施例中，该方法用于形成单一纳米孔或者纳米孔阵列。

根据本公开的再一个方面，还提供一种纳米孔结构，通过本公开实施例提供的纳米孔结构的加工方法制成。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开实施例提供的纳米孔结构及其加工设备和方法有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供的纳米孔结构及其加工设备和方法通过在硅片正面形成未穿透的窗口，然后在硅片背面刻蚀形成纳米孔，利用荧光染料的方法判断纳米孔的形成，达到快速高精度检测孔的形成的目的，实现纳米孔及纳米孔阵列的高精度制备。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。