專利名稱：貼片制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造設(shè)置在貼片上的凸起的方法和設(shè)備，并且尤其涉及一種 通過蝕刻基板來制造凸起的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在本說明書中對任何在前公開(或來自它的信息)或任何已知實物的參考不是并 且不應(yīng)該當作確認或承認或任何形式的暗示，該暗示是指在本說明書涉及領(lǐng)域中的在前公 開(或來自它的信息)或已知實物形成的一般公知常識的一部分。眾所周知，提供其上包括多個凸起的貼片允許將生物活性材料或刺激物控制到對 象。貼片上這種凸起陣列或針陣列是更加有效地傳送刺激物、治療劑或生物標記的方式，因 為來自注射針頭的疼痛很小或沒有，傷害很少或沒有，并且大大減少交叉感染的可能性。例如，W02005/072630描述了用于傳送生物活性材料或其它刺激物到活細胞的裝 置、該裝置的制造方法和該裝置的各種用途，包括許多醫(yī)療應(yīng)用。所述裝置包含許多凸起， 這些凸起能穿刺身體表面以便將生物活性材料或刺激物傳送到所要求的地方。這些凸起典 型地為固體，并且凸起的傳送端部形成的尺寸，使其能插入到目標細胞中以傳送生物活性 材料或刺激物，而對目標細胞或其中的特定位置不產(chǎn)生可感知到的傷害。為了正確地發(fā)揮作用，凸起典型地需要有足夠的長度來刺穿角質(zhì)層。凸起的示例 包括亞毫米或微米級的針或刀片，這些針或刀片在通過皮膚傳送材料是有效的。為了形成針的貼片，已經(jīng)提出了許多種不同技術(shù)。例如，US-6, 334，856和US-6，503，231描述了用于穿過組織屏障來傳送治療劑和 生物分子的微針裝置。在這個過程中，將一種合適的屏蔽材料(例如金屬)沉積到硅晶圓 基板上，并且構(gòu)圖成點。然后晶圓經(jīng)歷基于氟/氧化學(xué)物的等離子體中進行深的、高縱橫比 的蝕刻在硅片上形成溝槽。US-5, 201，992描述了用于形成錐形硅結(jié)構(gòu)的方法，通過使用硅處理技術(shù)實現(xiàn)的該 方法用于原子力顯微鏡、場致發(fā)射器件和固態(tài)器件中。產(chǎn)生的錐形結(jié)構(gòu)尖端的曲率半徑為 10納米或更小。這種優(yōu)選的硅結(jié)構(gòu)尤其適合作為顯示設(shè)備中的電子發(fā)射器。然而，使用基于氟/氧蝕刻制造的凸起往往具有凹形輪廓，特別是將該蝕刻方法 應(yīng)用到長度小于500 μ m的凸起時會產(chǎn)生狹窄尖端，該尖端薄且容易斷裂。這限制了這種凸 起將刺激物或材料充分傳送到對象的能力，進而限制了它們的效率。蝕刻處理往往會導(dǎo)致牛眼(bullseye)效應(yīng)，在該效應(yīng)下被蝕刻的晶圓的蝕刻處 理的有效性發(fā)生變化。結(jié)果，當晶圓被劃分成貼片時，由于貼片未充分蝕刻或過度蝕刻而使 得一些貼片不能使用。在氟/氧蝕刻處理中，牛眼效應(yīng)往往導(dǎo)致高百分比的不能使用的貼 片，例如大約40%。由于晶圓材料的損失這種高的無效比例導(dǎo)致高的生產(chǎn)成本。此外，這些現(xiàn)有技術(shù)為了實現(xiàn)該處理通常需要硬掩模材料，例如金屬掩模。獲得和 使用這種掩模是困難和昂貴的，因此使用現(xiàn)有技術(shù)會進一步阻礙可用貼片的制造。US-6，551，849描述了一種替代技術(shù)，該技術(shù)涉及通過如下方式形成通過在硅晶圓的上表面生成陣列構(gòu)圖，并且通過構(gòu)圖中的開口進行蝕刻以限定具有期望深度的微針尺 寸的腔，從而形成模具。所形成的模具可以由導(dǎo)電材料填充，在此之后通過蝕刻自下而上地 去除硅晶圓體的期望部分，以暴露突出的微針陣列。然而，上述所有描述的方法還需要許多大量的處理以制造微針陣列。這往往使得 制造處理緩慢且很難再生產(chǎn)出適當質(zhì)量、大量以及短時規(guī)模的產(chǎn)品，這又導(dǎo)致制造工藝極 其昂貴，尤其在商業(yè)上。結(jié)果，最近的在制造針貼片方面的發(fā)展已經(jīng)集中于其它制造技術(shù)上，例如化學(xué)汽 相沉積、摻雜擴散、電子束加工、干法和濕法蝕刻、激光切割、掩模、氧化、光刻、物理汽相沉 積和劃線。然而，這些其它的技術(shù)在以經(jīng)濟的速度大量制造適當物理特性的針貼片時也證明 是無效的。結(jié)果，現(xiàn)有的用于通過皮膚傳送材料的方法和設(shè)備在從試驗室規(guī)模的研究到工 業(yè)規(guī)模生產(chǎn)上顯示出有限的成功。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是改進現(xiàn)有技術(shù)中的任一種或多種不足。在第一寬形式下，本發(fā)明提供一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)在基板上設(shè)置掩模；以及b)使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻所述基板，從而控制蝕刻過程并形成凸起，其中所述 鈍化劑不包括氧氣。通常所述掩模包括有機光致抗蝕劑。通常所述鈍化劑是一種氣體，包括a)以下至少一種i)碳；以及，ii)硅；以及，b)以下至少一種i)氯氣；以及，ii)氟。典型地所述鈍化劑是以下至少一種a)氟化烯烴；以及，b)全氟代烴(per-fluoride hydrocarbon)；c)八氟環(huán)丁烷；d)全氟異丁烯；以及，e)C4F8。典型地蝕刻劑是氣體或等離子體。典型地蝕刻劑是六氟化硫。典型地所述方法包括通過改變蝕刻參數(shù)來控制蝕刻過程，所述蝕刻參數(shù)包括以下 至少一種a)蝕刻劑與鈍化劑的比率；b)蝕刻劑和鈍化劑中至少一種的氣體流量；以及，
c)蝕刻劑和鈍化劑中至少一種的壓力。典型地所述比率范圍在0.25到0.60。典型地蝕刻劑和鈍化劑中至少一種的壓力的范圍在0到26. 7Pa。(0到200mT)。典型地蝕刻劑和鈍化劑中至少一種的壓力的范圍在0. 67到8. OPa(5到60mT)。典型地蝕刻劑以至少以下一種范圍內(nèi)的流速供給a) 0 到 200sccm ；以及b)40 到 120sccm。典型地鈍化劑以至少以下一種范圍內(nèi)的流速供給a) 0 到 200sccm ；以及b) 10 到 80sccm。典型地所述方法包括a)將掩模材料涂敷到基板；以及b)選擇性地將掩模材料暴露于輻射以形成掩模。典型地掩模材料是至少以下一種a)有機光致抗蝕劑；b)聚合物掩模；以及，c)交聯(lián)環(huán)氧樹脂。典型地掩模是Su-8。典型地所述方法包括執(zhí)行蝕后處理。典型地所述方法包括化學(xué)銳化凸起。典型地所述方法包括通過以下方式銳化凸起a)在凸起上形成二氧化硅層；以及，b)去除二氧化硅層。典型地所述方法包括通過在富氧環(huán)境中加熱凸起而在所述凸起上形成二氧化硅層。典型地所述方法包括將凸起加熱高于1000°C的溫度。典型地所述方法包括用10% HF去除二氧化硅。典型地所述方法包括將涂層涂敷到凸起。典型地所述涂層是金屬涂層。典型地所述方法包括用濺射沉積以沉淀a)粘附層；以及b)在粘附層上的金屬層。典型地粘附層包括鉻。典型地金屬層包括金。典型地所述方法還包括用一種材料涂敷凸起。典型地所述材料是治療劑。典型地貼片具有大約0. 4cm2的表面積。典型地凸起具有1000-3000每cm2之間的密度。典型地凸起具有2000個凸起每cm2的密度。
典型地凸起具有10到200 μ m之間的長度。典型地凸起具有90 μ m的長度。典型地凸起具有大于1 μ m的曲率半徑。典型地凸起具有大于5 μ m的曲率半徑。典型地凸起包括支撐部和瞄準部。典型地瞄準部具有小于至少以下一種的直徑a)lym;以及，b)0.5ym。典型地瞄準部的長度至少是a)小于 0. 5μπι ；以及，b)小于 LOym;以及，c)小于 2.0 μ m。典型地支撐部的長度至少是其中之一a)用于表皮傳送時< 200 μ m ；b)用于皮膚細胞傳送時< 1000 μ m ；c)用于傳送至上皮組織中的基細胞時的600-800 μ m ；以及d)用于肺傳送時100 μ m的數(shù)量級。在第二寬形式下，本發(fā)明提供一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)在基板上設(shè)置掩模，所述掩模包括有機光致抗蝕劑材料；以及，b)用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻基板，從而控制蝕刻過程并形成凸起。在第三寬形式下，本發(fā)明提供一種控制在貼片上制造凸起的蝕刻過程的方法，所 述方法包括a)用蝕刻劑蝕刻基板；以及，b)用除了氧氣以外的鈍化劑控制蝕刻。在第四寬形式下，本發(fā)明提供一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)在基板上提供掩模；以及b)使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻基板，從而控制蝕刻過程并形成凸起，其中，所述鈍化 劑包括至少以下一種i)全氟代烴；以及，ii)氟化烯烴；iii)八氟環(huán)丁烷；iv)全氟異丁烯；和，ν) C4F8。


現(xiàn)在將參考附圖來描述本發(fā)明的示例，在附圖中圖IA和IB是用來將材料傳送至體內(nèi)目標的裝置示例的示意性側(cè)視圖和俯視圖；圖IC是IA的裝置示例在使用中的示意圖；圖ID到IF是在圖IA的裝置中使用的凸起示例的示意圖2是凹面輪廓凸起的二次電子圖像的示例；圖3是直輪廓凸起的二次電子圖像的示例；圖4具有金涂層的凸起的二次電子圖像的示例；圖5A到5C是在基板上蝕刻凸起的步驟示例的示意圖；圖6A到6C是用不同蝕刻時間形成的凸起的二次電子圖像的示例；圖7是示出了掩模點尺寸和陣列間距與蝕刻深度關(guān)系的示例的曲線圖；圖8A到8C是示出了垂直蝕刻速率分別在不同的C4F8與SF6比率、氣體流速和氣 體壓力下變化示例的曲線圖；圖9是示出了氣體流速對凸起尖端角度的影響的示例的曲線圖；圖10是示出了系統(tǒng)壓力對橫向蝕刻速率的影響的示例的曲線圖；圖11是示出了系統(tǒng)壓力對蝕刻均勻性的影響的示例的曲線圖；圖12是示出了 C4F8與SF6比率對凸起長度的影響的示例的曲線圖；圖13A到13C分別是氧氣等離子體清洗、超聲波清洗、氧化和高頻(HF)銳化后凸 起的二次電子圖像的示例；圖14A到14C分別是包括長度為60、100和150 μ m的凸起的示例貼片的二次電子 圖像；以及圖14D是插入到對象后的凸起貼片的二次電子圖像；圖15A和15B是使用高比率歐瑞康(Oerlikon)蝕刻系統(tǒng)獲得的凸起的二次電子 圖像的示例；圖16A和16B是用高比率STS蝕刻系統(tǒng)獲得的凸起的二次電子圖像的示例；圖17是使用低系統(tǒng)壓力和功率獲得的凸起的二次電子圖像的示例；圖18A到18E是具有圓錐形直邊外形的凸起示例的二次電子圖像；圖19A到19B是具有圓錐形凸邊輪廓的凸起示例的二次電子圖像；圖20A到20E為具有臺階輪廓的凸起示例的二次電子圖像；圖21是具有超尖銳尖端的凸起示例的二次電子圖像；圖22是具有由漸變(ramped)蝕刻過程產(chǎn)生的具有圓錐形凸邊的凸起示例的二次 電子圖像；圖23A和23B分別是具有涂層和無涂層凸起的凸起陣列示例的二次電子圖像；圖24A和24B是示出了由貼片上的凸起進行皮膚穿刺的冷凍掃描電子顯微鏡 (CryoSEM)圖像的示例；圖25A和25B是示出了由貼片上的凸起進行皮膚穿刺的冷凍掃描電子顯微鏡 (CryoSEM)圖像的示例；圖26A和圖26B為應(yīng)用到老鼠耳部皮膚后的貼片的二次電子圖像。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考圖IA到IF來描述用于將材料傳送至體內(nèi)目標的裝置的示例。在該示例中，裝置為貼片100，其具有設(shè)置在基板120的表面121上的多個凸起 110。凸起110和基板120可以由任何合適的材料形成，在一個示例中，它們是由硅類材料 形成。凸起可以是實心的、無孔的和非空心的，雖然這不是基本的。
在所示的示例中，貼片具有寬度W和幅度B，而凸起110的間距為S。在使用中，貼片100靠著對象表面定位，允許凸起進入表面，并且將材料提供到其 間的目標。圖IC示出了這樣的示例。在該示例中，貼片100 —般靠著150處示出的對象的皮膚推進，使得凸起110刺破 角質(zhì)層160，并且進入到表皮層170以到達感興趣的目標，通常在180處示出。然而，這些并 不基本的并且貼片可以用來傳送材料到對象的任何部分或區(qū)域。應(yīng)該意識到，凸起可以具有多種不同的形狀，并且在圖1D、1E和IF中更詳細地示 出了合適的凸起形狀的示例。在一個示例中，凸起包括瞄準部111和支撐部112，瞄準部111旨在將材料或刺激 物傳送到體內(nèi)的目標，支撐部112用于支撐瞄準部111。然而，這些都不基本的，也可以使用 單個元件。在圖ID的示例中，凸起由圓錐形構(gòu)件形成，所述圓錐形構(gòu)件沿著其整個長度逐漸 變細。在本示例中，瞄準部111因此限定為直徑小于d2的凸起部分。在圖IE和IF中，凸起的結(jié)構(gòu)可以沿著長度變化，以便提供具有設(shè)計結(jié)構(gòu)限定的瞄 準部111。在圖IE的示例中，瞄準部111基本上為圓柱形，使得直徑Cl1近似等于直徑d2，具 有圓錐形支撐部，使得直徑d2小于直徑d3。相反地，在圖IF的示例中，瞄準部111為圓錐 形的形式，使得直徑Cl1小于直徑d2，具有圓柱形支撐部，使得直徑d2基本上等于直徑d3。通常，支撐部112長度為a，而瞄準部111的長度為1。尖端的直徑由(I1表示，而 支撐部基座直徑由d3表示。在使用中，裝置可以用來將材料傳送到體內(nèi)的特定目標，或者更一般地傳送到血 液供給，或者是體內(nèi)的組織，并且裝置的配置要根據(jù)它的使用意圖來定。因此，例如，如果貼片配置成保證材料被傳送到如細胞的特定目標，則必需選擇一 個更特定的凸起的排列而不是更常見地向血液中傳送。為了實現(xiàn)該目的，裝置可以設(shè)置有 特定的貼片參數(shù)的配置以保證特定的目標。貼片參數(shù)可以包括凸起的數(shù)量N、凸起之間的距 離S、以及凸起的尺寸和形狀。這些在共同未決申請USSN-11/496053中進行了更詳細的描 述。在一個特定的示例中，表面積近似為0. 16cm2的貼片以1，000-30, 000個凸起/cm2 的密度設(shè)置凸起，并且典型地以近似20，000個凸起/cm2的密度設(shè)置。然而也可以使用其 它尺寸。例如，用于諸如老鼠的動物的貼片表面積可以為0. 32-0. 48cm2，而用于人的貼片表 面積可以近似為1cm2。表面積的變化可以通過在共用基板上安裝合適數(shù)量和排列的貼片來 實現(xiàn)。典型地，凸起的長度介于10到200 μ m之間，典型地為90 μ m，其中曲率半徑大于 1 μ m,更典型地大于5 μ m。然而，將意識到可以使用其它尺寸。如果提供了明確的瞄準部和支撐部，典型地，瞄準部具有小于1 μ m的直徑，而且 更典型地小于0. 5 μ m。瞄準部的長度典型地小于100 μ m,小于10 μ m并且典型地小于5 μ m。 支撐部的長度典型地取決于對象中目標的位置而變化。示例長度包括在用于表皮傳送時 小于200 μ m,在用于皮膚細胞傳送時小于1000 μ m,在用于黏膜上皮中的基細胞傳送時為 600-800 μ m,以及在用于肺傳送時近似為100 μ m。現(xiàn)在將描述在貼片上制造凸起的過程。
在一個示例中，所述過程包括在基板上設(shè)置掩模，并且使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻 基板，從而控制蝕刻過程并形成凸起。蝕刻劑典型地為一種由硫族元素和鹵化物形成的化合物。在一個示例中，蝕刻劑 包含硫和氟，并且因此可以包括六氟化硫(SF6)或類似化合物。鈍化物典型地為除氧氣之外的氣體，并且特別典型地包括碳族元素和鹵化物。在 一個示例中，鈍化劑為全氟代烴，如八氟化四碳(C4F8)。使用合適的蝕刻劑和除了氧氣之外的鈍化劑允許對整個蝕刻過程提供高度的控 制。特別地，調(diào)整蝕刻參數(shù)，例如鈍化劑與蝕刻劑的比率、氣體流量和系統(tǒng)壓力，這允許可控 制的蝕刻速率。從而可以調(diào)節(jié)過程各向同性或各向異性的程度。通過控制相對的特性，這 允許最終的凸起的形狀被細微地控制。掩模可以通過使用多種合適的技術(shù)中任何一種設(shè)置在基板上。然而，在一個示例 中，是通過將掩模材料涂敷到基板上并且然后選擇性地將掩模材料暴露在輻射中因此形成 掩模來實現(xiàn)的。當使用除氧氣外的鈍化劑時，掩模材料可以由有機光致抗蝕劑形成，例如交 聯(lián)環(huán)氧樹脂基聚合物。這種材料的示例就是由MicroChem公司供應(yīng)的Su_82000，盡管也可 以使用其它類似的相關(guān)材料。聚合物掩模通常十分容易制造和使用，因此該工藝比使用例 如金屬掩模的硬掩模時更便宜。因此，上述技術(shù)允許使用光學(xué)光刻和深硅蝕刻的組合來完成硅凸起的制造。這允 許凸起的輪廓細致地被控制，從而允許生成在適當?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域范圍中的凸起。利用了氟/氧化學(xué)的現(xiàn)有技術(shù)在整個蝕刻過程中僅提供極其有限的控制。一部分 的原因是在鈍化過程時在晶圓的表面形成了硅氧氟(SiliconOxyFluoride)層。該層是迅 速形成的并且很難控制。此外，該層的硬度意味著它將影響余下的蝕刻過程。結(jié)果，通常僅 可能制造出具有凹面輪廓的凸起，這又導(dǎo)致薄的且易斷裂的窄尖端。凹面輪廓凸起的二次 電子圖像的示例在圖2中示出。與此相反地，通過使用合適的替代鈍化劑，從而來控制蝕刻過程，這避免了硅氧氟 層的形成，這又允許更好的控制所獲得的整個凸起形狀。在一個示例中，這可以允許制造更 筆直輪廓的圓錐形，該示例如圖3所示。通過更厚的尖端形狀，這提供了更堅固的凸起，其 將材料或刺激物傳送到對象內(nèi)的期望目標的能力更強。當然還可以采用其它外形，如同下 面將更詳細所描述的。還獲得其它的益處。特別地，使用上述的鈍化劑和蝕刻劑允許有機光刻抗蝕劑代 替現(xiàn)有技術(shù)中使用的金屬作為掩模。有機光刻抗蝕劑掩模容易生產(chǎn)并且更便宜。另外，在氟 /氧基蝕刻過程中，比起金屬掩模所要求的高度可以減小，這又提供了對整個最終的貼片幾 何形狀的進一步控制。除上述步驟外，在形成凸起之后，可以執(zhí)行一個或多個蝕后處理。在一個示例中，在凸起形成之后，對凸起執(zhí)行化學(xué)銳化過程。執(zhí)行化學(xué)銳化以便減 小凸起的粗糙度，這又可以增加凸起將材料或刺激物傳送到對象內(nèi)的目標的能力。銳化可 以用多種方式中的任何一種來實現(xiàn)，但在一個示例中，銳化通過在凸起上形成二氧化硅層 來實現(xiàn)，隨后去除二氧化硅層。該過程在下面將更詳細的描述。其它可以執(zhí)行的蝕后工藝是涂敷凸起?？梢允褂萌魏我环N合適的涂層，并且這可 以包括對凸起涂敷將傳送到對象的材料，例如在共同未決申請AU-2007907092中所描述的。此外，和/或可替換地，凸起可以涂敷有例如金的金屬材料。這可以有助于其它材料結(jié) 合到凸起，并且還可以改善表面性能以助于材料傳送到對象。金涂敷的凸起的示例如圖4 所示?，F(xiàn)在參考圖5A到5C更詳細地描述過程示例。在該示例中，第一步是制造等離子體蝕刻掩模。為了實現(xiàn)該目的，將合適的掩模材 料，例如光反應(yīng)的聚合物Su-8，涂敷到基板500，在一個示例中，該基板為4英寸寬，500 μ m 厚的100硅晶圓。該基板500然后以合適的速度旋轉(zhuǎn)，使聚合物分布在基板500表面501 上的層510。選擇旋轉(zhuǎn)速度以控制掩模層510的厚度。在一個示例中，為了形成具有長度范 圍為50-70 μ m的凸起，掩模層510的厚度要在7-8 μ m的范圍內(nèi)。應(yīng)該意識到，也可以使用 較厚的掩模，例如達到30 μ m?？梢詫?00和掩模層510可選地進行處理。例如，執(zhí)行這樣的處理，通過在 95°C下軟烘烤基板500和層510五分鐘來去除任意多余的溶劑。一旦適當?shù)刂苽?，掩模?10可以選擇性地暴露至輻射520以引起暴露的掩模材 料硬化。在一個示例中，這使用合適的光刻掩模530和輻射源實現(xiàn)。因此，使用石英光刻掩 模上的鉻和Carl Suss的MA6光刻機組來提供IOmJ/秒UV光可以實現(xiàn)SU-8膜的曝光。典 型地在厚度1 μ m的Su-8上曝光1. 8秒后就可完成Su_8聚合物的交聯(lián)，當然也可使用超過 30秒的更長的曝光時間以確保完成掩模層的交聯(lián)。可以再次對基板500和掩模層510可選地進行處理，例如通過在95°C下烘烤1分 鐘。這可以用來促進Lewis酸的形成和釋放，Lewis酸有助于交聯(lián)過程以及形成掩模的直 側(cè)壁輪廓。未暴露的掩模材料可以用合適的溶劑去除。因此，在上述中，未交聯(lián)的Su-8可以 通過在EC溶劑(PGMEA)中顯影2分鐘來去除。未交聯(lián)的Su-8的完全去除可以通過利用IPA 清洗晶圓來實現(xiàn)。如果觀察到白色沉淀物(表明未完全顯影)，則晶圓要再次置入EC溶劑 中30秒。直到在利用IPA清洗晶圓時觀察不到白色沉淀物，顯影才完成。多余的IPA可以 通過利用干燥氮氣吹干來去除。然后可以進行其它的處理，例如晶圓500在100°C下硬烘烤5分鐘。這可以用來硬 化和去除用于Su-8掩模的殘留的顯影劑和IPA。在過程的這一階段中，掩模層510包括許 多點511，如圖5B所示。過程的下一步是通過蝕刻形成凸起。在一個示例中，這使用等離 子體蝕刻實現(xiàn)，其可以在STS (表面技術(shù)系統(tǒng))ASE (高級硅蝕刻)系統(tǒng)上完成。在一個示例 中，這使用SF6作為蝕刻氣體，并且C4F8作為鈍化氣體來完成，當然如上面所描述的，也可以 使用其它氣體?？刂七B續(xù)的各向同性的等離子體蝕刻過程是利用SF6 C4F8的典型比率為 0. 25-0. 60的等離子體混合氣完成的。垂直的、水平的和凸起尖端角度可以被控制以提供期 望的凸起輪廓。這通過在整個蝕刻過程中調(diào)節(jié)或改變等離子體氣體條件，通過改變氣體流 速、壓力和SF6 C4F8的比率來實現(xiàn)。在一個示例中，通過形成近似為30-60分鐘的連續(xù)蝕刻，可以實現(xiàn)凹形到凸形的 凸起輪廓，如圖5C中550、551、552所示。在相似條件，但是不同的時間段下執(zhí)行蝕刻所獲 得的凸起輪廓的示例如圖6A至6C所示，其分別示出了蝕刻40分鐘、45分鐘和50分鐘的結(jié) 果。在這個例子中，圖像突出了蝕刻時間越長導(dǎo)致的凸起越窄越高，如同通過增加蝕刻量所期望的。另一替代示例，在多步中執(zhí)行蝕刻以提供附加控制。在一個示例中，連續(xù)蝕刻近似 30-60分鐘，其隨后的蝕刻執(zhí)行15-30分鐘。這允許凸起560具有柱形支撐部561和圓錐形 尖端562，如圖5C所示。在一個示例中，凸起輪廓可以通過在不同的蝕刻步驟間改變?nèi)鏢F6 C4F8比率、壓 力或類似參數(shù)的蝕刻參數(shù)來形成。此外，晶圓500可以從ASE系統(tǒng)去除，使晶圓和/或鈍化劑與周圍的大氣進行反 應(yīng)。這可以改變鈍化劑的影響，從而改變了制造出來的輪廓。中止蝕刻過程的能力允許進一步的控制整個蝕刻過程。例如，蝕刻在進行到接近 完成的時候，中止蝕刻過程以允許檢查晶圓或貼片來確定到完成過程還需要的蝕刻量。然 后恢復(fù)過程并完成。僅當鈍化劑相對弱地結(jié)合在硅表面上時執(zhí)行中止蝕刻過程。因此，即使當鈍化劑 已經(jīng)與蝕刻系統(tǒng)外的周圍大氣反應(yīng)時，鈍化劑仍可以在蝕刻重新開始的時候去除。相反地， 在氟/氧基蝕刻技術(shù)中，鈍化劑通過共價鍵牢固地結(jié)合到硅表面。因此，當晶圓從蝕刻系統(tǒng) 中去除時，就形成了不能可控地進行蝕刻的氧化層。這防止了氟/氧基蝕刻過程被中止或 暫停以檢查晶圓，進而限制了可以實現(xiàn)的控制度。在蝕刻窄凸起時，這種影響尤其讓人煩惱，因為凸起的狹窄，并且蝕刻接近完成時 該蝕刻具有快速的影響。結(jié)果當使用氟/氧基蝕刻方法蝕刻窄凸起時，會發(fā)生過蝕刻，導(dǎo)致 凸起太窄并且因此使用時易脆斷。這致使制成的貼片無法使用，進而導(dǎo)致增加了制造成本。凸起的可以實現(xiàn)的高度取決于多個因素，例如，掩模點的尺寸和間距(間隔)。掩 模點尺寸和陣列間距對蝕刻深度的影響的示例如圖7所示。為了形成高度在70μπι范圍內(nèi) 的凸起，點的直徑典型地形成在7-8 μ m的范圍內(nèi)。這種點的尺寸典型地要小于氟/氧基等 離子體蝕刻技術(shù)中要求的點的尺寸。另外，等離子體條件影響對凸起輪廓的控制，使得垂直硅蝕刻速率隨著C4F8 SF6 比率的增加、氣體流速的變小和氣體壓力的變小而減小，如圖8A至8C所示。類似地，橫向蝕刻也受影響，使得通過增加C4F8 SF6比率導(dǎo)致更加明顯的各向異 性的蝕刻。通過增加整個氣體流量或系統(tǒng)壓力，觀察到蝕刻的各向同性更明顯，制造的凸起 的凹形更明顯。氣體流速對尖端角度的影響在圖9中示出，整個壓力對橫向蝕刻速率的影 響在圖10中所示。圖11是示出了系統(tǒng)壓力對蝕刻均勻性影響的示例的曲線圖。這示出了 一般情況下小于1. 3Pa(IOmT)的低壓優(yōu)選確保良好的蝕刻均勻性。圖12為使用50μπι-70μπι間距的掩模、在0. 3Pa(2. 5mT)壓力、總流速IOOsccm 和功率SOOwt執(zhí)行蝕刻時C4F8 SF6比率影響凸起長度的曲線圖。該曲線圖示出了當 C4F8 SF6比率增加時，能夠?qū)崿F(xiàn)的凸起的長度也增加。典型地，蝕刻劑以范圍在0至200sCCm(每分鐘流過的標準毫升)的流速進行供 應(yīng)，并且更典型地范圍為40至120sCCm。鈍化劑可以以范圍在0至200sCCm的流速進行供 應(yīng)，并且更典型地范圍為10至80sccm。因此，通過改變蝕刻參數(shù)，例如鈍化劑與蝕刻劑比率、氣體流量和系統(tǒng)壓力，這允 許更好地限定凸起的高度和輪廓。另外，通過合適地選擇蝕刻參數(shù)，與氟/氧蝕刻相比，牛眼效應(yīng)可以明顯減少，因此可以從蝕刻過程中獲得的可用貼片的量增加，這又增加了過程了成本效率。在一個示例中，為了獲得更大的凸起長度，可以執(zhí)行傳統(tǒng)的切換BORSH過程 (switched BORSH process) 0然而，這并不是基本的，并且可以取決于執(zhí)行蝕刻過程的系統(tǒng)。在蝕刻完成之后，可以去除蝕刻掩模并且對硅晶圓進行化學(xué)清洗。這可以使用氧 氣等離子體和以微帶(濃縮WH2SO4、過氧化氫混合物)清洗硅晶圓來執(zhí)行。經(jīng)由通過在富氧環(huán)境下加熱凸起而在凸起上形成的二氧化硅層，可以實現(xiàn)凸起的 銳化。在一個示例中，在1050°C氧氣下加熱24-48小時形成1_2 μ m厚的熱二氧化硅層。隨 后使用10%的HF去除氧化物并利用蒸餾水清洗。在用氧氣等離子體清洗后、超聲波浴清洗后以及之后氧化并HF銳化后的凸起輪 廓的示例在圖13A至13C中示出。這些圖強調(diào)了清洗和銳化過程導(dǎo)致了光滑的凸起，其對 于皮膚穿刺是理想的?？梢詧?zhí)行進一步可選的處理，例如在100°C下烘烤晶圓10分鐘以去除殘留的水 分。在這之后，金涂敷可選地使用DC濺射涂敷系統(tǒng)來執(zhí)行。為完成該操作，典型地先 用氬氣濺射清洗晶圓表面，然后沉積50nm鉻作為粘附層，然后沉積IOOnm的金。設(shè)置金涂敷的另一益處是增強凸起的物理特性。硅有變脆的趨勢并且因此在使用 中由于裂縫增大而斷裂。然而，金提供了一種柔軟的延展涂層，其趨向于吸收不希望的力和 沖擊，從而增強了凸起的彈性并減小了它們在使用中的故障率?？梢允褂脷鍤鉃R射進一步對最終的晶圓進行清洗。包括長度為60，100和150 μ m的凸起的貼片的示例在圖14A至14C中示出。在圖 14D中示出了插入到對象后的凸起貼片的示例。可以看到凸起保持為未斷裂，強調(diào)了該凸起 足夠堅固到在插入到對象后仍能保持完整。使用上述過程可以帶來多個優(yōu)點中的任何一個或多個。例如，使用合適的鈍化劑氣體，例如C4F8，允許直接使用有機光致抗蝕劑(例如 Su-8)。Su-8是一種具有良好等離子體蝕刻特性(S卩，選擇性)的高縱橫比的負抗蝕劑。在 使用除氧氣外的鈍化劑，例如C4F8時發(fā)現(xiàn)，對于硅蝕刻，掩模的選擇性大大的增加。這允許 通過減少過程步驟的數(shù)量來簡化制造。首先無需沉積硬蝕刻掩模(無需沉積金屬或電介 質(zhì))，其次不需要硬掩模蝕刻并且第三不必去除光致抗蝕劑。Su-8在各向異性和各向同性的蝕刻中都是適合的。使用Su-8作為蝕刻掩模相比 現(xiàn)有技術(shù)的過程極大地降低了制造成本和時間。使用例如C4F8的鈍化劑氣體允許對凸起尖端輪廓提供更多的控制。除非在冷凍 ICP系統(tǒng)中使用氣體，否則使用氧氣作為鈍化劑將制造出凹的輪廓。然而，冷凍ICP系統(tǒng)的 運行和維持成本一般很高，從而這種技術(shù)不適合用在大規(guī)模生產(chǎn)中。使用C4F8作為鈍化劑 氣體，可以制造出輪廓為凹的、直的和凸的的凸起。參數(shù)調(diào)整的使用允許維持對尖端輪廓的 高度控制?；蛘?，可以中止蝕刻，允許整個蝕刻過程中進行額外控制。這能夠用來制造大量的 不同凸起輪廓，以及更精確地控制蝕刻過程的終止。使用例如C4F8的碳氟化合物還降低了牛眼效應(yīng)的作用，從而增加了蝕刻過程最終出的可用貼片的量?；瘜W(xué)銳化和表面形態(tài)改變了硅凸起的尖端。對小于IOnm的尖端直徑實現(xiàn)化學(xué)銳 化，使得只需很小的壓力尖端就可以容易的刺入到角質(zhì)層。濕法和干法氧化銳化方法都可以使用。在濕法和干法氧化條件下可以觀察到產(chǎn)生 的形態(tài)也不同，因此分別制造出光滑或多孔的表面結(jié)構(gòu)。多孔性還可以用電化學(xué)方法進一 步增加。在使用凸起傳送DNA和生物材料時可以將金用作粘附層。這還可以增加凸起的物 理特性，因此減小了它們的故障率。因此，上述過程通過等離子體蝕刻方法提供了一種高效、成本有效的凸起制造，還 在整個蝕刻過程中增強了控制，允許生成特定的凸起輪廓。多種凸起形狀的示例在圖15A、15B、16A和16B中示出。在圖15A和15B的示例中，蝕刻執(zhí)行為兩個步驟過程，第一步驟使用的SF6 C4F8 的比率為2. 5，第二步驟使用的SF6 C4F8的比率為1. 2。兩個步驟都是在2000瓦、200sCCm 總氣體流量和26. 6Pa(200mT)壓力下，使用OerIikon蝕刻系統(tǒng)執(zhí)行的，典型地，OerIikon蝕 刻系統(tǒng)比起上面討論的STS ASE系統(tǒng)能夠以更高速率進行蝕刻。在這些示例中，由于腔中 過量的HF，使得在凸起頂部存在粒狀結(jié)構(gòu)。圖16A和16B示出了對于高速率STS蝕刻獲得的相似結(jié)果。在這個示例中，凸起 的長度為120 μ m。通過使用低系統(tǒng)功率和壓力可以減少粒結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，這導(dǎo)致了如圖17所 示的光滑形狀的凸起。然而，在這個示例中，對于相似的蝕刻參數(shù)，減小的壓力和功率導(dǎo)致 了凸起長度變短，只有80 μ m?，F(xiàn)在參考圖18到圖22描述使用上述蝕刻技術(shù)制造的示例貼片結(jié)構(gòu)。在圖18A和18E的示例中，使用單級蝕刻過程來制造具有錐形的凸起。例如圖18A和18B，最終的凸起具有大約50_70 μ m的長度，亞微米級尖部，底部與 長度縱橫比為3到1，具有直邊輪廓，蝕刻參數(shù)一般設(shè)置如下蝕刻掩模為30 μ m的點，其間距為70 μ m抗蝕劑旋轉(zhuǎn)Su8_5獲得10 μ m的厚度蝕刻36sccm的C4F8鈍化劑，64sccm的SF6蝕刻劑，0. 3Pa(2. 5mT)的壓力，800瓦線圈，20瓦滾筒(platen)的功率，時間為50分鐘使用具有不同蝕刻參數(shù)的相似單級蝕刻過程來制造凸起，凸起具有30μπι長， 70 μ m間距；50 μ m長，70 μ m間距；禾口 70 μ m長，100 μ m間距的大小，分別如圖18C到18E中 所示。從此處應(yīng)當理解，可以制造一系列不同錐形凸起而且這些僅僅是出于作為示例的目 的。在圖19A和19B的示例中，使用單級蝕刻過程來制造凸起，該凸起具有凸輪廓邊的 錐形。在該示例中，使用的蝕刻參數(shù)設(shè)置如下，凸起典型地具有大約150μπι的長度，亞微米 級尖部，底部與長度縱橫比為5到1，具有凸的輪廓 蝕刻掩模為50 μ m的點，其間距為70 μ m
抗蝕劑旋轉(zhuǎn)Su8_25獲得25 μ m的厚度
蝕刻37sccm的C4F8鈍化劑氣體，63sccm的SF6蝕刻劑氣體，0. 3Pa (2. 5mT)的壓力，800瓦線圈，20瓦滾筒的功率，時間為2小時15分鐘在圖20A到20E的示例中，使用兩級蝕刻過程來制造具有圓柱形底部和錐形尖端 的階梯凸起。對于圖20A和20B的示例，最終的凸起具有大約150 μ m深的長度，超級尖部，底部 與長度縱橫比為5到1，蝕刻參數(shù)一般設(shè)置如下蝕刻掩模為30 μ m的點，其間距為70 μ m抗蝕劑旋轉(zhuǎn)Su8_5獲得10 μ m的厚度蝕刻36sccm的C4F8鈍化劑氣體，64sccm的SF6蝕刻劑氣體，0. 3Pa (2. 5mT)的壓力，800瓦線圈，20瓦滾筒的功率，時間為50分鐘，常規(guī)的ASE切換蝕刻1小時在圖20C到20E的示例中，使用替代參數(shù)來分別制造具有80 μ m、110 μ m和65 μ m
長度的凸起。對于圖21的示例，最終的凸起具有大約80-90 μ m深的長度，超級尖部，底部與長 度縱橫比為5到1，蝕刻參數(shù)一般設(shè)置如下蝕刻掩模為30 μ m的點。其間距為70 μ m抗蝕劑旋轉(zhuǎn)Su8_5獲得15 μ m的厚度蝕刻38sccm的C4F8鈍化劑氣體，62sccm的SF6蝕刻劑氣體，0. 3Pa(2. 5mT)的壓力，800瓦線圈，20瓦滾筒的功率，時間為90分鐘對于圖22的示例，蝕刻參數(shù)一般設(shè)置如下。在這種情況下，在凸起上進行漸變蝕 刻來產(chǎn)生一個凸邊輪廓，該凸起具有大約60-70 μ m的長度蝕刻掩模為30 μ m的點，其間距為70 μ m抗蝕劑旋轉(zhuǎn)Su8_5獲得15 μ m的厚度蝕刻50-80sccm的C4F8鈍化劑氣體，120sccm的SF6蝕刻劑氣體，0. 3Pa (2. 5mT)的壓力，800瓦線圈，20瓦滾筒的功率，時間為60分鐘-C4F8氣體以每分鐘0. 5sccm漸變應(yīng)該意識到上述的蝕刻參數(shù)示例僅僅是出于示例目的，并不是旨在進行限制。例 如，典型地這些參數(shù)是蝕刻系統(tǒng)特性，使得如果使用不同的蝕刻設(shè)備可以制造出類似尺寸 的凸起，就需要適當修改參數(shù)?，F(xiàn)在將描述用來演示凸起在將材料傳送到對象的有效性試驗的示例。在該試驗中使用的組織是來自于7周大的C57黑6雌性老鼠的鼠耳朵外皮。根據(jù) 澳大利亞動物倫理方針，由Ketamil-Xylasil麻醉劑(特洛伊催涎劑試驗室，澳大利亞史密斯菲爾德有限公司)注射后執(zhí)行活體試驗?；铙w試驗確保了血流維持使得皮膚更加紅暈和 由于應(yīng)用導(dǎo)致的血管損害。在染料傳送和Cryo-SEM試驗中，每組使用五個耳朵(η = 5)。針對這項研究使用的凸起貼片設(shè)計成提供郎格罕氏細胞抗原交互作用的大概率。 上面描述的在兩級過程中使用蝕刻技術(shù)制造出該貼片，從而制造的凸起具有階梯結(jié)構(gòu)，包 括錐形的尖部和圓柱形的底部。在這個示例中，該凸起具有65 μ m的長度和50 μ m的錐形部 分，在頂部有個15 μ m的圓柱形底部。該凸起具有20，000/cm2的密度，同時在一個5mmX 5mm 的硅底部上有4mm X 4mm的凸起面積。用于該試驗的傳送系統(tǒng)是在凸起表面的固體涂層。為傳送疫苗一旦皮膚弄濕該涂 層就溶化。設(shè)計這些研究是為了模仿疫苗傳送。使用在共同未決申請?zhí)朠CT/AU2008/001903 中描述的氮氣噴射方法，將0.4% Vybtant DiD(—個親脂性的熒光染料，分子探針公司，俄 勒岡州尤金)的SyL溶液和1.5%Methylcellul0Se涂敷在陣列上。使用染料用于當染料 從凸起去掉時提供凸起穿刺軌跡。在插入之后，為了最小擴散，用滴定法測量溶液的濃度。涂敷和未涂敷貼片的示例在圖23A和23B中示出。在應(yīng)用貼片后，制備皮膚就為共焦部分染料測量。為此，在冷凍貯藏之前，皮膚固 定在含有2%的多聚甲醛的0. IM磷酸鹽緩沖液中。一旦結(jié)冰，在皮膚在蔡司LSM510共焦多 相光致顯微鏡(卡爾蔡司，德國)上成像之前，在冷凍恒溫器上切除10 μ m厚的皮膚部分。 在長度上測量染料傳送增強的凸起軌跡，從角質(zhì)層在孔邊緣被突破的地方到在皮膚上最低 的染料點。使用的部分示例在圖24A和24B中所示。當具有重要角質(zhì)層偏差的凸起孔表現(xiàn) 出不完全穿刺時，它們遮蓋著活性表皮層而被忽視。來自顯微鏡的表面數(shù)據(jù)允許確定與凸起穿刺相關(guān)的信息。這個可以用裝配有冷凍 臺和制備室的掃描電子顯微鏡(SEM)(牛津CT-1500和飛利浦XL30顯微鏡，飛利浦，荷蘭) 實現(xiàn)。對于這些研究，貼片在應(yīng)用到皮膚之前被提前涂敷。該種貼片以與染料研究相同的方 式應(yīng)用到皮膚。該貼片和皮膚組織然后在液氮(LN2)中濺濕冷凍并且在真空下傳送到冷凍 保存室。此時貼片從皮膚上去除，然后皮膚濺射涂敷一薄層(幾納米)的金用于成像。該 技術(shù)確保了在皮膚表面中的孔如在原處一樣。在冷凍期間，凸起限制了皮膚形態(tài)的改變，允 許精確量化。然后由SEM執(zhí)行圖像。在皮膚上應(yīng)用MNP貼片會導(dǎo)致穿過角質(zhì)層到皮膚下層的刺穿通道，如圖25A和25B 所示，其中幾乎在貼片整個4mmX4mm的范圍中產(chǎn)生了明顯的孔。使用該技術(shù)表面輪廓很清楚，單個的角質(zhì)細胞都可分辨。微通道相對于角質(zhì)細胞 的位置(在之間或穿過)可以看到不會影響穿刺。從表面數(shù)據(jù)還可以看出帶有毛發(fā)的區(qū)域 類似于沒有毛發(fā)的區(qū)域地被刺破，表明凸起不受毛發(fā)的影響，簡單地刺穿或鄰近它們。冷凍顯微鏡數(shù)據(jù)還允許貼片應(yīng)用后的試驗，其中貼片被移開并且角質(zhì)細胞的上層 保留在凸起上。圖26A示出了用在鼠耳皮膚之后的整個貼片，而圖26B示出了鄰近的九個凸 起。圖像示出貼片的很大一個區(qū)域，該區(qū)域由顯示出輪廓的被液氮冷凍過的角質(zhì)細胞覆蓋。 冷凍的角質(zhì)細胞顯示出了穿刺的輪廓并且顯示了皮膚最外層的體行為(bulk behaviour) 0 這個例子很清楚表明，在圓錐形凸起上的臺階起到限制進入皮膚的作用。這點在圖18C中 也很明顯，其中圍繞著凸起孔的環(huán)形印記以高速臺階的表示到達皮膚處。通過這種手段限 制了凸起的級數(shù)。MNP貼片的穿刺性能的測量來自原始數(shù)據(jù)，例如圖24A和圖24B示出的典型的組織切片。這示出了老鼠耳朵皮膚的切片和相應(yīng)傳送的染料。這可以用來測量染色有效載荷 (payload)的傳送深度，示出了成功地傳送到角質(zhì)層之外。這些數(shù)據(jù)表明該裝置能夠?qū)⒎肿?傳送到皮膚中。應(yīng)該注意到這些凸起最大的穿刺近似達到了它們圓錐長度的65%，其對應(yīng)于皮膚 達到幾何形狀上臺階的位置。特別地，當凸起的圓柱部分達到了皮膚的表面時對于它們所 接觸的角質(zhì)細胞存在較大橫截區(qū)，允許貼片減速并且穿刺停止。通過觀察1.96m/s速度穿 刺后的皮膚的處理區(qū)域，其中在圖25B中可以看到在凸起孔周圍有明顯環(huán)形印記。另外，應(yīng)該意識到，執(zhí)行兩步驟蝕刻的能力，并且因此制造的臺階凸起輪廓允許凸 起穿刺的深度在使用中可以控制，這又可以用來將有效載荷傳遞到皮膚中特定細胞或細胞 層。例如，在疫苗、表皮層和郎格罕氏細胞的情況下，這里都可以直接使用適合長度的臺階 凸起外形來瞄準。現(xiàn)在將描述可用在上述裝置的多個其它的變化和選擇。這里，術(shù)語“凸起”、“微納凸起”、“納米針”、“納米凸起”、“針”、“桿”等可替換地用
來描述凸起。凸起不僅可用來通過皮膚傳送還可通過其它身體表面來傳送，包括通過粘膜表面 來傳送，到達這些表面外層或表面層以下的細胞處。該裝置適合用來細胞內(nèi)傳送。該裝置適合用來傳送到細胞中特定的細胞器官。例 如，該裝置可應(yīng)用到的細胞器官示例包括細胞核，或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。在一個示例中，該裝置具有針支撐部，即凸起包括適當?shù)闹尾浚溟L度足以到達 期望部位，還包括(針)傳送端部，其長度不大于20微米并且最大寬度不大于5微米，優(yōu)選 地不大于2微米。在一個示例中，傳送端部的最大寬度不大于lOOOnm，更優(yōu)選地該傳送端部的最大 寬度不大于500nm。在另一示例中，該裝置用于粘膜傳送。該裝置可以具有針支撐部，即凸起包括適當 的支撐部，其長度足以到達期望部位，例如至少100微米的長度，還包括(針)傳送端部，其 長度不大于20微米并且最大寬度不大于5微米，優(yōu)選地不大于2微米。在一個示例中，本發(fā)明的裝置用于傳送到肺、眼、角膜、鞏膜或其它內(nèi)部器官或組 織。在另一示例中，該裝置用于體外傳送到組織、細胞培養(yǎng)物、細胞株、器官、人造組織和組 織工程產(chǎn)物中。該裝置典型地具有針支撐部，即凸起包括長度至少為5微米的適當?shù)闹?部和長度不大于20微米且最大寬度不大于5微米，優(yōu)選為不大于2微米的針傳送端部。在一個示例中，該裝置包括凸起，其中(針)傳送端部和支撐長度，即“針支撐部” 在整個或部分長度上涂敷有生物活性材料，如同在共同未決申請AU-2007907092中進一步 所詳細描述的。(針)傳送端部和支撐長度可以在其中選擇的區(qū)域上被涂敷。例如這取決 于所用的生物活性材料或所選擇的目標。在另一示例中，生物活性材料可釋放地合并到組成針或凸起的材料中。凸起的全 部或一部分可以包括生物相容、生物降解聚合物(例如聚合乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)或 PGLA或聚Glucleic酸)，其表明了生物活性材料的選擇。然后該凸起可被插入到適當?shù)哪?標處，并且當它們?nèi)芙鈺r，生物活性材料就進入到細胞器官/細胞中。—方面，該裝置為身體表面提供包括若干針(凸起)形式的貼片。多個凸起可以允許將多個細胞或細胞器官作為目標并且在同一時間內(nèi)設(shè)置材料。貼片可以為任何合適的 形狀，例如方形或圓形。每個貼片上凸起的總數(shù)量取決于裝置的特定的應(yīng)用。優(yōu)選地，貼片 每平方毫米具有至少10針，并且更優(yōu)選地每平方毫米具有至少100針。以下詳細提供了這 樣的貼片的合理的和特定的示例。作為金涂層的替代，任何適合的生物相容材料都可作為涂層，例如鈦、銀、硅或類 似材料。這可以是整個裝置，或可替換地，這只是凸起或凸起的傳送端部，其由生物相容材 料制成。用于制造掩模的替代方法是用雙光子立體印刷術(shù)，這是本領(lǐng)域公知的技術(shù)并且以 下還更詳細地進行描述。例如，該裝置可以單一使用一種材料，或者可以使用并且然后再涂敷相同或不同 的生物活性材料或其它刺激物。在一個示例中，該裝置包括具有不同長度和/或直徑(或厚度，取決于凸起的形 狀)的凸起以允許在裝置的相同使用中可瞄準不同的目標。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，多種變化和修改是顯而易見的。所有這些對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說顯而易見的變化和修改都應(yīng)該認為落入到此前描述的本發(fā)明寬泛表示的 精神和范圍中。
權(quán)利要求
1.一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)在基板上設(shè)置掩模；以及，b)使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻所述基板，從而控制蝕刻過程且形成所述凸起，其中，所述 鈍化劑不包括氧氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述掩模包括有機光致抗蝕劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述鈍化劑是氣體，包括a)以下至少一種 i)碳；以及， )硅；以及，b)以下至少一種i)氯；以及，ii)氟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的方法，其中，所述鈍化劑是以下至少一種a)全氟代烴；以及，b)氟化烯烴；c)八氟環(huán)丁烷；d)全氟異丁烯；以及，Θ) CqF8 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的方法，其中，所述蝕刻劑是氣體或等離子體體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其中，所述蝕刻劑是六氟化硫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的方法，其中，所述方法包括通過改變蝕刻參數(shù)來 控制所述蝕刻過程，所述蝕刻參數(shù)包括以下至少一種a)所述蝕刻劑與所述鈍化劑的比率；b)所述蝕刻劑和所述鈍化劑中的至少一種的氣體流量；以及，c)所述蝕刻劑和所述鈍化劑中的至少一種的壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述比率范圍在0.25到0. 60之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述蝕刻劑和所述鈍化劑中的至少一種的所 述壓力的范圍在0到26. 7Pa之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述蝕刻劑和所述鈍化劑中的至少一種的所述 壓力的范圍在0. 67到8. OPa之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7到10中任一項所述的方法，其中，所述蝕刻劑以以下至少一種范圍 內(nèi)的流速供給a)0到 200sccm ；以及，b)40到 120sccm。
12.根據(jù)權(quán)利要求7到11中任一項所述的方法，其中，所述鈍化劑以以下至少一種范圍 內(nèi)的流速供給a)0到 200sccm ；以及，b)10 至Ij 80sccm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的方法，其中，所述方法包括a)將掩模材料涂敷到所述基板；以及，b)將所述掩模材料選擇性地暴露至輻射中，從而形成所述掩模。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述掩模材料是以下至少一種a)有機光致抗蝕劑；b)聚合物掩模；以及，c)交聯(lián)環(huán)氧樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，所述掩模材料是Su-8。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15中任一項所述的方法，其中，所述方法包括執(zhí)行蝕后處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述方法包括化學(xué)銳化所述凸起。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，所述方法包括通過以下方式銳化所述凸起a)在所述凸起上形成二氧化硅層；以及，b)去除所述二氧化硅層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述方法包括通過在富氧環(huán)境里加熱所述凸 起而在所述凸起上形成二氧化硅層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述方法包括將所述凸起加熱到高于1000°C 的溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一項所述的方法，其中，所述方法包括使用10%的HF去除所述二氧化硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求1到21中任一項所述的方法，其中，所述方法包括將涂層涂敷到所述凸起。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述涂層是金屬涂層。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的方法，其中，所述方法包括采用濺射沉積a)沉淀粘附層；以及，b)在所述粘附層上沉積金屬層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述粘附層包括鉻。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述金屬層包括金。
27.根據(jù)權(quán)利要求1到26中任一項所述的方法，其中，所述方法還包括利用材料涂敷所 述凸起。
28.根據(jù)權(quán)利要求1到27中任一項所述的方法，其中，所述材料是治療劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求1到28中任一項所述的方法，其中，所述貼片具有大約0.4cm2的表 面積。
30.根據(jù)權(quán)利要求1到29中任一項所述的方法，其中，所述凸起具有1，000-30，000凸 起/cm2之間的密度。
31.根據(jù)權(quán)利要求1到30中任一項所述的方法，其中，所述凸起具有20，000凸起/cm2 的密度。
32.根據(jù)權(quán)利要求1到31中任一項所述的方法，其中，所述凸起的長度在10到200μ m 之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求1到32中任一項所述的方法，其中，所述凸起具有90μ m的長度。
34.根據(jù)權(quán)利要求1到33中任一項所述的方法，其中，所述凸起具有大于1μ m的曲率半徑。
35.根據(jù)權(quán)利要求1到34中任一項所述的方法，其中，所述凸起具有大于5μπι的曲率半徑。
36.根據(jù)權(quán)利要求1到35中任一項所述的方法，其中，所述凸起包括支撐部和瞄準部。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述瞄準部具有小于以下至少一種的直徑a)Iym ；以及，b)0. 5 μ m0
38.根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的方法，其中，所述瞄準部的長度至少是a)小于0.5μπι;以及，b)小于1.Oym ；以及，c)小于2. 0 μ m0
39.根據(jù)權(quán)利要求36到38中任一項所述的方法，其中，所述支撐部的長度是以下至少 一種a)用于表皮傳送時<200 μ m ；b)用于皮膚細胞傳送時<ΙΟΟΟμπι;c)用于向粘膜的上皮組織中的基細胞傳送時600-800μ m ；以及，d)用于肺傳送的情況下在100μ m的數(shù)量級。
40.一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)在基板上設(shè)置掩模，所述掩模包括有機光致抗蝕劑材料；以及，b)使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻所述基板，從而控制所述蝕刻過程且形成所述凸起。
41.一種控制蝕刻過程以便在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)使用蝕刻劑蝕刻所述基板；以及，b)使用除了氧氣以外的鈍化劑控制所述蝕刻。
42.一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括a)在基板上設(shè)置掩模；以及，b)使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻所述基板，從而控制所述蝕刻過程且形成所述凸起，其中， 所述鈍化劑包括以下至少一種i)全氟代烴；和， )氟化烯烴；iii)八氟環(huán)丁烷；iv)全氟異丁烯；以及，v)C4F8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在貼片上制造凸起的方法，所述方法包括在基板上設(shè)置掩模以及使用蝕刻劑和鈍化劑蝕刻所述基板，從而控制所述蝕刻過程且形成所述凸起，其中，所述鈍化劑不包括氧氣。
文檔編號B81C99/00GK102007066SQ200980104635
公開日2011年4月6日 申請日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者D·W·K·詹金斯, M·A·F·肯德爾 申請人:昆士蘭大學(xué)