CN108367289A - 用于在芯片上产生多个测量区域的方法及具有多个测量区域的芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在芯片上产生多个测量区域的方法以及涉及具有通过该方法能得到的多个测量区域的芯片。

Description

用于在芯片上产生多个测量区域的方法及具有多个测量区域 的芯片
技术领域
本发明涉及微流体技术领域，特别是涉及与半导体技术结合的微流体技术领域。特别地，本发明涉及用于在芯片上产生多个测量区域的方法。
此外，本发明涉及具有多个电可寻址测量区域的芯片。
背景技术
微流体系统非常适合于进行低样品量的化学和生物检测反应。
在临床化学领域中，特别是在生物和化学诊断中，基于芯片的系统(称为微阵列)特别是在检测病原体例如病毒中越来越受到依赖。基于芯片的研究方法允许在最小的空间同时检测多种化学或生物反应。以这种方式，一方面可以节省对成本密集型实验室设备的需求，另一方面可以同时进行多种测量，使得即使是复杂研究结果通常也可及时得到。
这种适用于化学和生物学研究方法、特别是医学研究方法的芯片通常具有多个测量区域，每个测量区域用不同的化学或生物分子功能化，使得可发生不同的化学反应并且在各个测量区域中检测到。
具有多个测量区域的芯片例如已知来自于US2009/0131278A1。这是基于硅的芯片，芯片表面上通过金属化和结构化布置多个电极对。在每种情况下，一个电极对存在于测量区域中，并且测量区域以网纹方式布置在一个平面中并且形成阵列。
电极对各自包括彼此互相啮合的微结构化的指状电极，使得电极在每种情况在宽区域上具有相邻的界面。各个测量区域通过各个测量区域之间的小壁形式的机械屏障彼此分离，使得测量区域以小的隔室或腔体形式存在。
这种芯片或微阵列中的各个测量区域通常在化学或生物诊断的情况下分别功能化，所述化学或生物诊断通常使用生物活性物质。生物活性物质可以是例如与特定抗原进行化学反应的抗体。
化学反应可以改变特定测量区域中的电化学关系，使得可以通过电极装置进行电检测化学反应。
然而，应用于芯片表面的分子、捕获分子也可能与特定的目标分子发生反应，特别是将这些分子进行化学结合，并且以这种方式形成的化合物随后进行化学反应，随后的化学反应可用电极装置检测到。
官能化通常通过已知的点样方法进行，其中各个测量区域用不同的官能化试剂的溶液或分散体处理。水通常用作官能化试剂的溶剂或分散剂，因此测量区域通常亲水地形成，但至少不是疏水的。
官能化试剂通过与测量区域中的芯片表面的化学反应或与电极的化学反应固定在芯片表面上。
为了通过使用芯片得到尽可能明确和可再现的结果，必要的是在点样方法过程中使用的各种液体不彼此混合，而是各自保留在预想的测量区域中。
在上述US2009/0131278A1中在各个测量区域之间提供的机械屏障通常不能阻止液体从一个测量区域转移到另一个测量区域，因为由于小范围的各个测量区域(其在微米范围内)，以及相对较小宽度的在各个测量区域之间的屏障并且结合高的水的表面张力，导致液体彼此混合。
为了抵消该缺点，WO2014/191114A2提出在各个测量区域之间设置疏水涂层、特别是基于全氟烷基硅烷的单层的区域。实际上可以以这种方式实现点样方法的改善结果，但是在芯片上形成疏水单层导致实际测量中的问题，特别是如果芯片必须连续地用多种试剂润湿大面积进行检测时。特别地，如下这些反应难以用系统进行：所述反应中，物质(例如抗原)结合至与芯片表面结合的底物(例如抗体)，然后必须重新使形成的化合物反应以进行检测。由于样本量较大，芯片表面上单独分离的容器在此也将是有利的。
US 2003/019704A1描述了用于产生亲水性测量区域和疏水性中间区域的系统，其中在这种情况下，各个测量区域之间的区域也据说尽可能少地凸起。
此外，高度亲水性测量区域具有这样的缺点：特别是在其它疏水芯片表面的情况下，点样方法确实可以非常精确和干净地进行，但如果芯片表面润湿几次，则完全除去单个试剂或样品溶液可能非常困难。
经常需要如下测量方法：其中可以用几种试剂或样品溶液处理芯片，例如用几种扩增产物的不同溶液来检测病毒，其中存在于不同测量区域中的特异性抗体各自与特定抗原结合。在芯片每次用含有扩增产物的溶液浸湿之间，清洗芯片以使得先前扩增产物溶液的所有残留物从芯片表面除去。在用扩增产物溶液润湿芯片表面或测量区域之后，然后将与测量区域中的特定化合物或共轭物反应的显影剂溶液施用到芯片表面。该反应可以通过电极检测到。在此有利的是，将芯片、特别是测量区域覆盖，使得各个测量区域形成封闭的容器。以这种方式确保结果特别高的再现性。
因此期望芯片显现流体性质，使得一方面可以清洁点样各个测量区域，另一方面芯片可以用不同试剂依次润湿几次，其中试剂在每种情况下都可以再次除去而没有残留物，然后用另外的试剂进行润湿。这些性质不仅取决于芯片或测量区域的材料以及限定测量区域的机械屏障或涂层的材料，而且取决于芯片和测量区域的具体尺寸，特别是测量区域的深度和直径以及各个测量区域的间距。
因此，现有技术缺少的是，测量区域与合适材料结合的具体配置，以便不仅确保各个测量区域的无缺陷点样，而且还确保芯片上的改善和可再现的测量。
因此，本发明基于避免或至少减少与上述现有技术相关的缺点的目的。
此外，本发明的另一目的在于提供用于制造芯片的方法以及具有改善的流体性质的相应芯片。特别地，本发明的目的在于提供芯片，其一方面可以选择性地用点样方法进行功能化而没问题，另一方面也允许用不同试剂润湿测量区域以进行测量和从测量区域再次除去这些试剂而没有残留物。此外，测量区域应该配置为使其可以容纳适量试剂、特别是试剂体积或样品体积，并且可以关闭。
因此，根据本发明第一方面的本发明提供用于在根据权利要求所述的芯片1上产生多个测量区域的方法；本发明该方面的其它有利实施方式是该方面的从属权利要求的主题。
根据本发明第二方面的本发明还提供具有多个根据权利要求16的可电寻址测量区域的芯片；本发明该方面的其它有利实施方式是该方面的从属权利要求的主题。
不言而喻，为了避免不必要的重复，下面描述的仅针对本发明一方面的特性、特征、配置和实施方式及优点等当然适用于本发明的其它方面，而不需要明确提及这一点。
此外，不言而喻，在随后公开的数值、数字和范围中，在这方面描述的数值、数字和范围不应理解为限制性的；相反，对于本领域技术人员来说，不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，范围或描述可以由于个别情况或与使用有关而偏离。
此外，对于本领域技术人员来说，原则上可以利用正常化或标准化或明确提及的测定方法或本身熟悉的测定方法来明确或确定下文中提及的所有描述的数值或参数等。
此外，不言而喻，本领域技术人员选择所有与重量相关或与数量相关的百分比数据，使得总计100％，但其也不言而喻。在此基础上，下面更详细地描述本发明。
因此，根据本发明的第一方面，本发明提供用于在芯片上产生多个测量区域、特别是腔体形式的测量区域的方法，其中
(a)在第一方法步骤中，将基于至少一种有机聚合物的涂料组合物施涂到芯片表面；
(b)在随后的方法步骤中，涂料组合物至少部分地固化和/或至少在一些区域中固化；和
(c)在另一个随后的方法步骤中，将涂料组合物至少在一些区域内除去，使得限定各个测量区域，并且在芯片表面上形成至少一个三维疏水结构、特别是疏水层。
三维疏水结构或三维疏水层通常在芯片表面上形成凸起的结构或层。通过疏水结构或疏水层，一方面限定各个测量区域，另一方面各个测量区域彼此分开，通过疏水结构或疏水层彼此完全分开。疏水结构优选完全包围各个测量区域。
因此优选通过疏水结构或疏水层在芯片表面上产生腔体，特别是各个测量器皿一方面可以容纳用于点样方法的官能化溶液，另一方面可以容纳用于测量方法的样品和试剂溶液。
在本发明的上下文中，此处的层应该理解为意指任何扁平结构、特别是平面，其平行于芯片表面的两个主要延伸方向进行延伸，并且其化学成分不同于周围材料或者具有与芯片的主要延伸方向垂直的界面。在本发明的上下文中，此处的层是不连续的；相反，可能的是，该层在芯片表面上被中断或至少包括几个单独的区域。因此，例如可能的是，疏水层仅在测量区域周围形成单独的分界，这不是本发明的优选实施方式。
在本发明的上下文中，疏水结构或疏水层应该理解为意指具有至少60°的水接触角的结构或层。
在本发明的上下文中，涂料组合物的部分固化应该理解为意指形成疏水结构或疏水层的涂料组合物分子进行不完全化学交联。在涂料组合物的部分固化中，涂料组合物的一些反应性化学基团得以保留并且可以完全固化，例如在后面的方法步骤中。
在本发明的上下文中，涂料组合物在一些区域中的固化应该理解为意指施涂到芯片表面的涂料组合物的单独、特别是局部划界的区域进行固化，特别是至少部分固化，而其它区域未固化。在一些区域的固化仅需几个工作步骤即可实现产生非常精确并且较为简单的疏水性结构，特别是如果使用光刻工艺的话。
在本发明的上下文中，聚合物应该理解为意指通过聚合或缩合形成并且可从单体单元得到的任何至少二聚化合物。在本发明的上下文中，术语聚合物特别应该也明确地理解为意指低聚物，即通常的低分子量缩合或聚合产物。
根据本发明的方法允许在芯片表面上特别简单地产生测量区域，特别是以腔体形式的测量器皿。
特别地，通过使用其中涂料组合物是光致抗蚀剂的光刻工艺，可以在较少工作步骤中实现具有疏水层的芯片表面的精确结构化，其中通过层的几何形状的特定构造，即，特别是层厚度、各个测量区域的间距和特定测量区域的直径，一方面确保各个测量区域的清洁点样，即无缺陷的功能化，另一方面测量区域可以重复地用样品或试剂溶液润湿，然后再次清洁，并且特别是不含例如清洁液体形式的人工制品或非期望的试剂溶液不保留在各个测量区域中。
此外，通过在芯片表面上产生腔体、特别是测量器皿，测量区域不必需具有显著的亲水性能以进行通常用水溶液进行的点样方法。由于由疏水结构形成的测量器皿的壁特别是疏水的，因此点样溶液保留在特定测量区域中，并且测量区域或电极区域中的芯片表面可以进行功能化。
在本发明的上下文中，通常可以省略在涂料组合物施涂至芯片表面期间使用掩模。在施涂涂料组合物期间使用掩模具有决定性的缺点，即在进行施涂后必须再次除去掩模。这导致在未固化涂料组合物的情况下测量区域失去轮廓清晰度，或如果涂料组合物已经至少部分固化，则至少部分涂料组合物仍然粘附至掩模，并且在除去掩模时以此方式损坏测量区域。
此外，从掩模与涂料组合物的界面处涂料组合物或涂层的表面性质发生变化的角度来看，使用掩模也存在问题，即，所得涂层将在界面区域中具有较高的层厚度，或与较远的区域中相比具有较低的层厚度，这进而可不利地削弱芯片的整体性能。
在本发明的上下文中，芯片表面通常由一层二氧化硅或氮化硅、特别是氮化硅形成。二氧化硅表面在先前被硅烷醇基团活化之后允许芯片表面进行功能化，而氮化硅的特征在于高钝化，并且特别地使得可能使用金电极。此外，氮化硅比二氧化硅的亲水性低得多，因此特别适用于用几种样品或试剂溶液处理的芯片系统。金具有突出的导电性和电势(这可以很容易地确定)，并且例如通过稳定的硫桥可以键合化学和生物化合物，但是具有金容易掺杂硅的缺点。由此，除了测量区域通常包含用于评估测量结果的微结构化电子单元之外，芯片的半导体性能可受到不利影响。
在本发明的上下文中，芯片通常具有电极对。特别地，测量区域可以是电可寻址的。优选地，测量区域是电可寻址的，使得电可接触的电极设置在测量区域中。
关于在方法步骤(c)中除去涂料组合物，这可以以各种方式进行。通常，在方法步骤(c)中以局部选择性方式除去涂料组合物。在本发明的上下文中，因此涂料组合物以局部划界的方式除去。
特别地，在本发明的上下文中，使测量区域暴露，即在电极区域中除去涂料组合物，使得限定具有可精确确定的尺寸的测量区域、特别是测量器皿。
特别优选地，在本发明的上下文中，此处在方法步骤(c)中以局部选择性方式除去涂料组合物，使得仅限定或产生测量区域，并且芯片表面的其余部分保持通过疏水性结构、特别是疏水涂层覆盖。以这种方式，可以避免将通常以水溶液方式形成的过量试剂溶液粘附到芯片表面，并且在复杂测量方法的情况下实现芯片表面上各种样品和试剂溶液的完全替代。
方法步骤(c)中的涂料组合物可以部分固化或在一些区域中固化或完全固化，即，在方法步骤(c)中涂料组合物可以已经具有其最终的化学结构。
现有技术中已知的所有措施都适用于除去涂料组合物，特别是可以通过用等离子体、干法蚀刻处理或通过用溶剂或氧化化学品的湿化学法除去涂层。
在本发明的上下文中，优选涂料组合物以层的形式施涂到芯片表面上，即，具有尽可能均匀的层厚度。
关于将涂料组合物施涂到芯片表面的层厚度，这可以在宽范围内变化。然而，已经证明如果将涂料组合物施涂到芯片表面的层厚度为1至20μm、特别是2至15μm、优选3至10μm、更优选4至7μm，则是合适的。施涂具有上述层厚度的涂料组合物，导致在除去任何溶剂或分散剂之后或在固化操作之后，对于具有层厚度的疏水结构或疏水层，其一方面非常适用于点样方法并且为密闭测量系统中的测量提供足够大的体积，另一方面允许快速和完整地替代各种样品、清洁和试剂溶液。
为了确保对芯片表面的处理尽可能地简单，涂料组合物优选施涂到芯片表面上、特别是至少基本施涂到整个表面上。这避免在施涂涂料组合物时不利和复杂地使用掩模系统，其通常需要对所得涂层进行同样非常复杂的再加工。特别地，使用掩模系统在以限定方式划界测量区域以及精确控制在涂料组合物与掩模材料之间界面处的涂层性能方面存在问题。
关于施涂涂料组合物，这也可以以各种方式进行。然而，已经证明如果通过浇注、刮涂、辊涂、旋涂，特别是通过旋涂将涂料组合物施涂到芯片表面上，则是合适的。特别地，使用旋涂工艺允许通过涂料组合物的粘度或流动性质和旋转速度以非常简单的方式确立层厚度。
在本发明的上下文中，涂料组合物通常是热固化和/或通过辐射固化。如果涂料组合物进行热固化并且通过辐射固化，则在本发明的上下文中得到特别好的效果。热固化或通过辐射固化可以在该上下文的工作或方法步骤中依次进行。因此，例如通过光刻工艺，可以首先通过辐射固化涂层的一部分，除去涂层的未固化部分，然后使涂料组合物完全热固化。
在本发明的上下文中，此处热固化应该理解为意指涂料组合物通过升高温度进行交联。在本发明的上下文中，另一方面通过辐射固化应该理解为意指光化学交联反应。光化学反应在电磁辐射的作用下发生，其中UV辐射优选用于本发明的上下文中。
在本发明的上下文中，涂料组合物通常是液体。以这种方式，可以实现特别均匀施涂涂料组合物从而具有均匀的层厚度。
特别地，如果涂料组合物在20℃的布氏粘度为20至5,000mPas、特别是30至2,000mPas、优选50至1,000m Pas、更优选100至500mPas、特别优选150至400mPas，则得到特别好的效果。具有上述粘度的涂料组合物可以毫无问题地施涂成薄层，并且形成均匀的层。
关于根据本发明使用的涂料组合物的组成，可以在此使用所有合适的组合物。特别地，根据本发明使用的涂料组合物可以以全固体组合物的形式使用，即，具有100wt％或几乎100wt％的固体含量的组合物并且不含或含有极少量的挥发性有机物溶剂。
此外，涂料组合物基于溶液或分散体形成也是可能的。在本发明的上下文中，如果涂料组合物是至少一种有机聚合物的溶液或分散体，则得到特别好的效果。其原因特别在于，根据本发明优选使用的聚合物可容易地在溶液或分散体中处理。在本发明的上下文中，特别优选涂料组合物既是全固体组合物又是至少一种聚合物的溶液或分散体。
涂料组合物通常包含至少一种溶剂或分散剂。在此特别地，溶剂或分散剂可以选自脂族烃、芳族烃、醚、醇、醛、酮和腈及它们的混合物，特别是芳族烃。
如果溶剂或分散剂选自苯、甲苯、三甲基苯、二甲苯和2-甲氧基乙醇及它们的混合物，则在本发明的上下文中得到特别好的效果。优选地，使用1,3,5-三甲基苯作为溶剂或分散剂。1,3,5-三甲基苯在使用条件下基本是惰性的，特别是在热或光化学激发的情况下，并且可以简单地通过升高温度或蒸发来除去。
根据本发明的一种特定实施方式，溶剂或分散剂与涂料组合物的其它组分反应，特别是完全反应。溶剂或分散剂然后变成疏水结构的一部分。通过这种方式避免有机溶剂的复杂回收，这一方面在环境方面是有利的，另外从简化工艺程序的观点来看也是有利的。
关于根据本发明使用的涂料组合物中的溶剂或分散剂的量，其可以在宽范围内变化。然而，已经证明如果涂料组合物包含溶剂或分散剂的量基于所述涂料组合物为10至90wt％、特别是15至80wt％、优选20至70wt％、更优选30至60wt％，则是合适的。具有上述重量含量的溶剂或分散剂的溶液或分散体通常具有有利于进行根据本发明的方法的粘度。
选择用于根据本发明使用的涂料组合物的聚合物当然取决于芯片的预计应用。然而，聚合物通常可通过如下物质的聚合或缩聚得到：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸与C1至C6醇的酯、甲基丙烯酸与C1至C6醇的酯、苯乙烯、环丁烯类(cyclobutarenes)及它们的混合物。如果聚合物可通过环丁烯类的聚合得到，则在本发明的上下文中得到特别好的效果。在这方面，如果聚合物可从以下组的单体得到，则得到特别好的效果：
如果聚合物可由二乙烯基四甲基二硅氧烷-二(苯并环丁烷)得到，则在本发明的上下文中得到特别好的效果。这种聚合物通常也称为BCB聚合物，并且例如由陶氏化学公司市售，商品名为
根据本发明使用的涂料组合物的加工性能、特别是粘度，高度取决于所用聚合物的分子量。在本发明的上下文中，已经证明如果所述聚合物的重均分子量Mw是800至15,000g/mol、特别是900至10,000g/mol、优选1,000至7,000g/mol、更优选1,000至5,000g/mol，则是合适的。
同样，聚合物的数均分子量Mn可以是1,000至100,000g/mol、特别是5,000至90,000g/mol、优选10,000至85,000g/mol、更优选20,000至80,000g/mol。
在本发明的上下文中，分子量优选通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
在本发明的上下文中优选使用的聚合物因此具有高多分散性(Mw/Mn)，这意味着根据本发明使用的聚合物具有宽范围的各种分子量。由于多分散性高，可以确定涂料组合物的粘度低，借此涂料组合物可以快速固化。
涂料组合物中聚合物的量同样可以在宽范围内变化。然而，为了一方面能够将涂料组合物的粘度确定在合适范围内，另一方面为了得到具有足够层厚度的涂层，已经证明如果涂料组合物包含聚合物的量基于所述涂料组合物为5至80wt％、特别是10至75wt％、优选15至70wt％、更优选25至55wt％，则是合适的。
如上所述，可以通过光刻工艺进行根据本发明的方法，特别是在芯片表面上产生疏水结构或疏水层。在本发明的上下文中，甚至优选根据本发明的方法以光刻工艺的形式进行，因为以此方式一方面在一些区域中除去涂料组合物时可以实现高精度，另一方面仅需几个工作步骤即可实现期望结果。
如果根据本发明的方法以光刻方法进行，则根据本发明使用的涂料组合物优选为光致抗蚀剂。如果使用光刻工艺技术，或者在涂料组合物可以通过辐射固化的情况下，已经证明如果涂料组合物包含至少一种光引发剂，则是合适的。
在涂料组合物包含光引发剂的情况下，涂料组合物通常包含光引发剂的量为0.01至10wt％、特别是0.1至8wt％、优选0.5至7wt％、更优选1至5wt％，基于所述涂料组合物。上述量的光引发剂允许通过辐射使根据本发明使用的涂料组合物非常快速地和均匀地固化。
关于光引发剂的化学性质，所有合适的化合物在此同样是可能的。然而，在本发明的上下文中，已经证明如果光引发剂选自叠氮化物、丙烯酸酯、乙炔、双马来酰亚胺、异氰酸酯、共轭芳族酮和二苯甲酮以及它们的混合物，则是合适的。如果光引发剂选自叠氮化物，则得到特别好的效果。
在这方面，已经证明如果光引发剂选自如下物质，则是合适的：2,6-二[3-(4-叠氮基苯基)-2-亚丙烯基]环己酮、2,6-二[3-(4-叠氮基苯基)-2-亚丙烯基]-4-甲基环己酮、2,6-二(4-叠氮基亚苄基)-4-甲基环己酮、对叠氮基苯基砜、间叠氮基苯基砜、4,4'-二叠氮二苯乙烯、4,4'-二叠氮基亚苄基苯乙酮、2,3-二叠氮基-1,4-萘醌、4,4'-二叠氮基二苯基甲烷及它们的混合物。
根据本发明的一种优选实施方式，光引发剂是2,6-二[3-(4-叠氮基苯基)-2-亚丙烯基]环己酮。
在本发明的上下文中，涂料组合物可以进一步包含另外的物质，特别是至少一种添加剂。如果涂料组合物含有添加剂，则添加剂一般选自抗氧化剂、光敏剂、流变调节剂、稳定剂、防腐剂及它们的混合物。优选地，涂料组合物包含至少一种抗氧化剂，在涂料组合物可通过辐射固化的情况下，其包含光引发剂或其混合物。
在本发明的上下文中，已经证明如果使用基于酚、硫醚、亚磷酸酯和胺化合物的抗氧化剂，则是合适的，特别是位阻胺提供最好的效果。特别地，使用具有脂族和芳族基团的位阻胺是优选的。如果抗氧化剂是聚合的1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉，则在本发明的上下文中得到特别好的效果。
此外，如果在本发明的上下文中使用3,3'-羰基二(7-甲氧基香豆素)或3,3'-羰基-二(7-二乙基氨基香豆素)或其混合物作为光敏剂，则是合适的。
如果根据本发明使用的涂料组合物包含添加剂，则涂料组合物通常包含添加剂的量为0.01至10wt％、特别是0.1至9wt％、优选0.2至8wt％、更优选0.5至7wt％，基于所述涂料组合物。
在本发明的上下文中，可以在方法步骤(a)中施涂涂料组合物之后和在方法步骤(b)中固化涂料组合物之前对涂料组合物进行热处理。涂料组合物的热处理用于除去容易挥发的溶剂并且使施涂到芯片表面上的层均匀化，特别是据说破坏各个聚合物分子之间的应变。特别地通过除去溶剂，涂料组合物的粘度和因此的结构稳定性得到进一步提高。
如果进行涂料组合物的热处理，则在热处理期间涂料组合物通常加热至温度是40至150℃、特别是50至140℃、优选60至130℃、更优选80至120℃。优选选择温度使得涂料组合物不发生热固化过程。
关于固化操作前的涂料组合物的热处理时间，这可以根据特定需求在宽范围内变化。然而，已经发现，如果涂料组合物进行热处理的时间为如下，则得到非常好的效果：20秒至10分钟、特别是30秒至5分钟、优选50秒至3分钟、更优选60秒至120秒。
根据本发明的一种特定实施方式，涂料组合物在方法步骤(b)中热固化，特别是在整个表面上热固化。
在这方面，已经证明特别是如果涂料组合物也完全固化，即，不是仅部分固化，则是合适的。由于热固化可以难以局部选择的方式进行，因此进行根据本具体实施方式的根据本发明的方法，使得整个层热固化，特别是也完全热固化。如果涂料组合物在方法步骤(b)中热固化，已经证明如果涂料组合物在如下温度固化，则是合适的：100至350℃、特别是150至320℃、优选180至300℃、更优选200至280℃。
关于涂料组合物热固化的时间，这可以在宽范围内变化。涂料组合物固化时间越长，反应性基团反应的百分比越高。已经发现，如果涂料组合物在如下时间内固化，则可以得到良好的结果：10分钟至20小时、特别是20分钟至5小时、优选30至120分钟、更优选40至90分钟。
如果涂料组合物进行热固化，特别是在方法步骤(b)中，如果涂料组合物在实际固化过程之前进行加热程序、特别是多级加热程序，则得到特别好的效果。通过加热程序，特别是通过涂料组合物多级加热至固化温度，确保涂料组合物均匀加热并且固化均匀。此外，涂料组合物也可以均匀地膨胀，结果所得涂层的均匀性增加。例如，加热程序可以配置如下：在15分钟过程中加热至100℃，保持温度在100℃持续另外的15分钟，在15分钟过程中加热至150℃，保持温度在150℃持续15分钟，并且在60分钟过程中升温至固化温度。
如果涂料组合物在方法步骤(b)中热固化，则在方法步骤(c)中至少在一些区域中除去固化的涂料组合物。等离子体过程，例如干法蚀刻，其中特别是氧气与含氟气体(例如四氟化碳、六氟乙烷、全氟异丁烯、六氟化硫和三氟化氮)的混合物在此是特别适用的。如果使用体积比为4:1的氧气与四氟化碳的混合物或体积比为5:1的氧气与六氟化硫的混合物，则得到特别好的效果。借助蚀刻技术使测量区域暴露，将覆盖待得到的区域的掩模用于保护待保留在芯片表面上的涂层区域。
以这种方式，在本发明的上下文中，同样可以在基于硅的芯片上得到高性能疏水涂料系统，但是与除去未固化的涂料相比，除去固化的涂料组合物明显复杂，其例如在光刻工艺的情况下进行。
根据本发明的一种优选实施方式，涂料组合物因此在方法步骤(b)中通过辐射固化，特别是在一些区域固化。在本发明的上下文中，涂料组合物优选作为光致抗蚀剂存在。在这种情况下，可以通过光刻工艺在芯片表面上产生疏水结构或疏水涂层。涂料组合物在方法步骤(b)中的固化，特别是在一些区域内的固化，通常在此通过UV辐射进行。
如果涂料组合物在方法步骤(b)中通过辐射固化，已经证明，如果使用掩模固化涂料组合物，则是合适的。特别地，将光掩模放置在涂布的芯片表面上，并且照射涂料组合物，由掩模覆盖涂料组合物的那些区域不暴露于辐射。
使用光掩模特别允许通过辐射局部选择性地固化涂层。在辐射固化的情况下，涂料组合物的暴露于辐射固化的区域(负性光致抗蚀剂)或者涂料组合物总体上例如通过来自大气的水分的作用固化，或者照射的区域例如通过破坏聚合物内的键不固化(正性光致抗蚀剂)。在本发明的上下文中，优选涂料组合物是负性光致抗蚀剂，即，涂料组合物暴露于辐射固化的区域。
此外，涂料组合物同样可通过辐射部分固化。在这种情况下，通常进行最终的热固化，例如在除去未固化区域之后。该额外的工作步骤具有以下优点：通过热固化使层再次均匀化，因为在辐射固化期间保留瞬时实际状态，就像被“冻结”那样。
如果根据本发明的方法作为光刻工艺进行，则通常除去涂料组合物的未固化区域。
在这方面，已经证明涂料组合物经化学除去、特别是用至少一种溶剂处理是合适的。通过溶剂除去未固化区域是特别容易的并且较简单地进行，使得通过这种方式可以节省时间和成本，同时实现关于剩余涂层的轮廓清晰度方面非常好的效果。用溶剂除去未固化区域也称为光刻工艺中的显影。
关于用于除去涂料组合物未固化区域的溶剂选择，如果溶剂选自如下物质，则得到特别好的效果：二甲苯、1,3,5-三甲基苯、苯、甲苯、2-甲氧基二甲基醚、二丙二醇二甲基醚、N-甲基吡咯烷酮、丁酸正丁酯和乳酸乙酯及它们的混合物。优选溶剂是丁酸正丁酯。
根据本发明的该实施方式，涂料组合物此外可以在随后的方法步骤(d)中热固化。特别地，在一些区域内除去涂料组合物后，将至少部分固化并且保留在芯片表面上的涂料组合物进行热固化。这特别具有如下优点：如上所述，涂料组合物再次均匀化并且破坏涂料组合物内的应力。例如，在辐射固化期间已经包括在层中并且不与聚合物反应的易挥发溶剂的残留物也可以在热固化期间再次逸出。另外，通常不可能通过辐射固化来得到涂层对化学物质和UV辐射的抵抗性，例如最终应用所期望的。
如果根据该实施方式的涂料组合物进行热固化，则涂料组合物通常在如下温度固化：100至350℃、特别是150至320℃、优选180至300℃、更优选200至280℃。
如果涂料组合物不仅进行辐射固化而且随后进行热固化，则涂料组合物通常在如下时段内热固化：10分钟至20小时、特别是20分钟至5小时、优选30至120分钟、更优选40至90分钟。通过该热固化操作，由涂料组合物形成的芯片表面上的疏水结构或疏水层得到其最终性能。
也根据该实施方式，在热固化的情况下，涂料组合物优选进行多级加热程序。由于涂层或涂料组合物已经通过辐射预固化，与纯热固化的情况相比加热可以较快地进行固化。因此，例如可以将涂料组合物在15分钟过程中加热至150℃，温度保持在150℃持续15分钟，然后进行加热至固化温度。
根据本发明的该特别优选的实施方式，同样可以在方法步骤(b)中固化涂料组合物之后并且在方法步骤(c)中在涂料组合物的一些区域中除去之前，将涂层进行热处理。在该热处理步骤中，将挥发性溶剂残留物再次从涂料组合物中除去并且均匀化该层以得到改善的疏水结构或疏水层。然而，在这方面也重要的是，在这种热处理中涂料组合物不进行热固化。除了方法步骤(a)和(b)之间任选进行的热处理以外，还任选进行热处理。
如果涂料组合物进行热处理，特别是进一步的热处理，则涂料组合物通常加热至如下温度：30至100℃、特别是40至80℃、优选50至70℃。此处加热的持续时间一般是：0.5至20分钟、特别是1至10分钟、优选3至6分钟。
在本发明的上下文中，在最终的方法步骤(e)中，涂布的芯片表面，即，提供有疏水结构或疏水层的芯片表面可以另外进行清洁。
优选地，方法步骤(e)中的清洁通过蚀刻工艺、特别是干法蚀刻进行。上述工艺条件和试剂特别适用于干法蚀刻，特别是氧气和四氟化碳的组合以及氧气和六氟化硫的组合是优选的。
在本发明的上下文中，此外，芯片表面通常在施涂涂料组合物之前进行清洁。通常以化学方式进行清洁，例如通过用氧化清洁溶液处理，氧化清洁溶液例如食人鱼溶液(即，硫酸和过氧化氢的混合物)，或氨水和过氧化氢的混合物；和/或通过用有机溶剂处理。
为了改善疏水结构或疏水层与芯片表面的粘附性，在本发明的上下文中，可在施涂涂料组合物之前，将助粘剂施涂至芯片表面。
如果使用助粘剂，则助粘剂应尽可能均匀地并且尽可能地以薄层方式施涂到芯片表面上。
在本发明的上下文中，已经证明，如果助粘剂是至少一种硅烷和/或包含硅烷，则是合适的。在这方面，已经证明，如果硅烷选自三烷氧基乙烯基硅烷、三烷氧基乙烯基甲硅烷基苯并环丁烷和三烷氧基-氨基硅烷及它们的混合物，则是合适的。如果硅烷选自如下组，则得到特别好的效果：3-氨基丙基三乙氧基硅烷、三甲氧基乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、三甲氧基乙烯基苯并环丁烷、三乙氧基乙烯基苯并环丁烷及它们的混合物。硅烷特别优选为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，根据本发明的方法是用于在芯片上产生多个测量区域、特别是腔体形式的测量区域的方法，特别是如上所述，其中在连续方法步骤中
(i)在适当情况下，对芯片表面进行清洁，
(ii)将助粘剂施涂到芯片表面上，
(iii)将基于至少一种有机聚合物的涂料组合物随后施涂到芯片表面上，
(iv)随后将涂料组合物在适当情况下进行第一热处理，
(v)涂料组合物至少部分地固化和/或至少在一些区域内固化，
(vi)在适当情况下，涂料组合物进行进一步的热处理，
(vii)随后将涂料组合物至少在一些区域内除去，使得限定各个测量区域，并且在芯片表面上形成至少一个三维疏水结构，
(viii)将涂料组合物进行热固化，和
(ix)将涂布的芯片表面进行清洁，特别是测量区域进行清洁。
方法步骤(iii)对应于上述方法步骤(a)。方法步骤(v)对应于上述方法步骤(b)，而方法步骤(vii)对应于上述方法步骤(c)。方法步骤(viii)对应于上述方法步骤(d)，方法步骤(ix)对应于上述方法步骤(e)。
特别进行根据本发明的方法，使得固化涂层的层厚度是0.5至20μm、特别是1至10μm、优选2至8μm、更优选3至7μm、特别优选4至6μm。特别优选固化的涂层具有的层厚度是5μm。
疏水结构或疏水层的层厚度在上述范围内、特别是5μm，通常允许将足够大体积的样品和/或试剂溶液引入到各个测量区域中，并且可以实现快速和完全清空各个测量区域和用其它溶液再次填充。
附图说明
图1是根据本发明的方法可得到的根据本发明的芯片的侧视图；
图2是处于安装状态的根据本发明的芯片的简化平面图；
图3是测量区域的边缘区域的放大透视图；
图4示出根据本发明的方法的一部分步骤，其中芯片表面设置有涂料组合物；
图5示出根据本发明的方法的一种实施方式，其中将掩模施加到固化的涂料组合物上；
图6示出根据特定实施方式的根据本发明的方法的一部分步骤，在该特定实施方式中掩模之间的涂料组合物已经被除去；
图7示出根据本发明的方法的替代和优选的实施方式，其中涂料组合物的区域通过光掩模暴露于光；和
图8是根据本发明的芯片的截面图，其中涂料组合物在一些区域内固化。
根据本发明的第二方面，本发明进一步提供具有多个电可寻址测量区域的芯片，其中在芯片表面上提供限定测量区域的疏水结构、特别是疏水层，其中疏水结构(4)形成为三维的。
在本发明的上下文中，优选的是，芯片表面形成为至少基本上平坦，并且疏水结构相对于芯片表面凸起。因此疏水结构或疏水层优选是凸起的结构或层。
如果疏水结构的层厚度为如下，则在本发明的上下文中得到特定性能的芯片：0.5至20μm、特别是1至10μm、优选2至8μm、更优选3至7μm、特别优选4至6μm。在本发明的上下文中，特别优选疏水性结构具有的层厚度是5μm。在上述范围内的层厚度，如上所述，一方面可以确保通过点样方法对各个测量区域进行明确和无缺陷地功能化，另一方面可以将足够大量的试剂填充到测量区域中并且可以无残留地再次除去，使得芯片可以连续地用各种样品或试剂溶液润湿数次而没有问题。
在本发明的上下文中，疏水结构通常不仅限定测量区域，而且将测量区域彼此分开。特别地，测量区域优选完全被疏水结构包围，例如以环状方式包围。同样优选的是，各个测量区域之间的区域被疏水结构覆盖，因为以这种方式避免不期望的通常基于水的试剂的积聚。
通常，在本发明的上下文中，疏水结构形成为网格状和/或蜂窝状。因此疏水层优选在芯片上形成子划分，使得测量区域、特别是测量器皿在每种情况下形成在电极对上。此处的各个测量区域优选具有圆形的基部区域。
根据本发明的一种优选实施方式，疏水层在测量区域之间形成疏水区域。在这方面，特别优选测量区域之间疏水区域的宽度是测量区域直径的大于10％、特别是大于20％。以这种方式确保特别在点样方法期间，避免官能化试剂的混合。
在本发明的上下文中，同样证明测量区域之间疏水区域具有如下的宽度是有利的：大于5μm、特别是大于10μm、特别是大于20μm、特别优选大于50μm。
为了避免在点样过程中官能化试剂的混合，已经证明，如果在测量区域之间的区域中疏水结构的高度与疏水结构的宽度之比是至少1:5、特别是1:8、优选1:10，则是合适的。
同样，在测量区域之间的区域中疏水结构的高度与疏水结构的宽度之比可以是1:5至1:100、特别是1:8至1:50、优选1:10至1:20。
疏水层与水的接触角通常是60至180°、特别是70至150°、优选80至100°。
疏水层，如上所述，通常基于有机聚合物形成。
根据一种优选的实施方式，疏水层基于光致抗蚀剂形成。特别地，用于制造涂层的涂料组合物优选为光致抗蚀剂或含有光致抗蚀剂。
在本发明的上下文中，测量区域也可以具有如下直径：50至500μm、特别是70至400μm、优选90至300μm、更优选100至250μm、特别优选120至180μm。与疏水层的层厚度相结合的优选圆形测量区域的这些直径一方面使得可以进行和检测足够大体积的化学反应，另一方面使得可以快速和完全替代各种反应溶液。
关于测量区域、特别是测量器皿的体积，这可以根据在每种情况下进行的化学和生物检测反应在宽范围内变化。然而，已经证明，如果测量区域的体积是0.2至500pl、特别是0.5至300pl、优选1至150pl、更优选5至100pl、特别优选10至50pl，则是合适的。
在本发明的上下文中，此外优选疏水层至少在短期内在至多250℃、特别是至多300℃、优选至多350℃的温度是化学和/或物理稳定的。因此，当出现温度峰值时，例如在将晶片切成单个芯片期间可出现温度峰值时，疏水层应该是稳定的。
在本发明的上下文中，该芯片通常可通过根据本发明的方法得到或制造。
关于本发明该方面的进一步细节，可以参考关于根据本发明方法的前述描述，其相对于根据本发明的芯片相应地适用。
下面借助于附图中的优选实施方式说明本发明的主题，但不限于所示的实施方式。在本领域技术人员阅读说明书和附图的以下描述后，根据本发明的方法和根据本发明的芯片的进一步修改和特征是显然的。
图1是根据本发明的芯片1的截面图，其由衬底2、特别是元素硅构成，衬底2上布置表面层3。表面层3优选由二氧化硅或氮化硅制成，使用氮化硅是优选的，因为氮化硅防止优选用于测量区域的电极的金属原子、特别是金原子扩散到衬底2中。
在表面层3上布置疏水层4形式的疏水结构，疏水层4通过凹处限定和划分测量区域5。疏水层4的高度与优选圆形测量区域5的直径的比率选择为使得一方面可以进行简单和无缺陷的点样，即，用化学分子对测量区域进行功能化，但另一方面可以在测量区域中进行较快速和较完全地替代试剂。
图2是处于安装状态的根据本发明芯片1的简化示意图的平面图。疏水层4限定各个测量区域5并且在测量区域之间产生疏水区域6。
在测量区域中布置有电极对7，电极对7包括彼此紧密相互啮合的指状电极7A和7B。疏水层4在芯片表面上形成方格或网格状图案、特别是隔室结构。
芯片连接到或安装在外壳8中。优选地，芯片1与其它芯片1一起利用常规方法(例如通过CMOS技术)在普通载体或衬底(特别是晶片)上制造。芯片1然后彼此分离，电连接和优选安装在特别是指定的壳体8等中。
根据附图，芯片1优选与接触表面或端子9电连接，特别是经由虚线所示的电连接10进行电连接，如高度示意图所示。芯片1的电连接通常称为结合。
在安装状态下，至少测量区域5可以容纳待测量的样品，所述样品在附图中未示出。
图2中，电极装置7仅在一个测量区域5中示意性地示出。特别地，这种优选相同或类似的电极装置7形成或布置在所有测量区域5中。电极装置7的形成优选在制造或施加疏水层4之前进行。电极装置7优选基本位于芯片表面3中，在芯片表面3上形成测量区域5并且构成疏水层4。
在所示的实施方式中，疏水层4连续成形，特别是各个测量区域5之间的疏水中间区域6。然而，也可以但不优选的是，各个测量区域5之间的疏水层4不是连续的或是中断的。因此，例如各个测量区域5可以仅被疏水结构4环状地包围。
各个测量区域5优选具有的宽度或平均直径是大于50μm、特别是大于100μm。此外，测量区域5可以具有的宽度或平均直径是小于500μm、特别是小于300μm、优选小于200μm。在这方面，特别优选测量区域的直径是120至180μm。
电极对7A和7B优选由金制成并且借助掩模技术气相沉积于芯片表面3上。
借助点样过程使测量区域5功能化，使得具有从1至500pl体积的一滴液体(图中未示出)引入到测量区域5中。液滴包含官能化试剂，其与测量区域中的芯片表面3或测量区域5中的电极7A和7B反应，使得在芯片表面3或电极7和官能化试剂之间形成化学键。
由于疏水层4和特别是中间区域6，液滴可以保持集中在特定的测量区域5中并且不与相邻的液滴混合或流入相邻的测量区域5中。原则上可以在芯片1的分离之前或之后或者在特定芯片的电连接和安装之后任选地进行点样。点样优选在芯片1的连接和安装之后进行。
功能化测量区域5的测量方法以如下方式进行：将样品液体(图中未示出)、或以时间顺序排列的多个具有待检测分子或正在检测的分子的样品液体引入测量区域5。这可以例如通过润湿整个芯片表面并且用清洁液体处理来实现。特别地，芯片、特别是隔室结构可用实际测量的膜覆盖。此处膜可以与隔室结构相互作用，特别是膜位于隔室结构上，以便将样品液体分布在测量区域5上和/或实现各个测量区域5中样品液体彼此的流体分离。
或者，然而，也可以通过点样将一个或多个待测量的样品应用于已经功能化的测量区域5，但这明显较复杂。
图3又是测量区域5的边缘区域的放大图。特别地，附图中，芯片表面3优选地被电极对7A和7B覆盖在尽可能大的表面上，并且测量器皿通过疏水层4形成在测量区域5的基部区域上。
从图4中可以看出，在本发明的上下文中，为了制造根据本发明的芯片1，遵照如下程序：将涂料组合物11施涂到芯片表面3上，特别是以尽可能均匀的方式施涂从而具有均匀的层厚度。
图5示出本发明的一种实施方式，其中涂料组合物11已经热固化，使得形成疏水层4，但仍然没有用于测量区域的凹部。为了暴露测量区域5，将掩模12施加到疏水层4上，疏水层4覆盖疏水层4中的未除去的区域。然后优选通过干法蚀刻、特别是通过等离子体中氧气和四氟化碳的混合物或氧气和六氟化硫的混合物除去未被掩模12覆盖的疏水层4的区域。掩模可以是受蚀刻剂侵蚀的软掩模，也可以是对蚀刻试剂呈惰性的硬掩模。
图6示意性地示出根据本发明的芯片1，在芯片1上测量区域5已经通过蚀刻工艺暴露。在进行蚀刻处理后，再次除去掩模12并且可以在任选进一步的清洁步骤后使用根据本发明的芯片1，特别地，测量区域5可以借助点样处理进行功能化。
图7示出根据本发明优选的一种实施方式，其中通过光刻工艺产生疏水层4。此处，也与专门的热固化一样，涂料组合物11首先施涂到芯片表面3上。然后通过光掩模13通过UV辐射照射涂料组合物11。通过这种方式，涂料组合物11暴露于UV辐射的区域优选固化。
图8示出用负性光致抗蚀剂光化学固化后的情况。芯片表面3上的疏水涂层包含至少部分固化的疏水区域4和未固化区域11。未固化区域优选通过化学方法除去，特别是通过用溶剂、特别是丁酸正丁酯处理，结果限定测量区域5并且暴露。
除去未固化的涂料组合物11后，已经光化学固化的层4可以进一步热处理。
然后通常也通过蚀刻工艺、特别是通过上述干法蚀刻工艺进行清洁芯片表面，但在这种情况下等离子体的作用时间优选保持非常短以致不损坏疏水层4。通常等离子体的作用时间是10至60秒、特别是20至50秒、优选25至40秒、更优选30秒。
在本发明的上下文中，也可以在施涂涂料组合物11前将助粘剂层(图中未示出)施涂到芯片表面3上。以此方式，疏水层4与芯片表面3的粘附力可以进一步得到显著提高。
各种实施方式的各个方面和特征、变型和替代方式也可以彼此独立地实施，也可以任何期望的组合来实施。
附图标记列表：
1 芯片
2 衬底
3 表面层
4 疏水层
5 测量区域
6 疏水区域
7 电极装置
8 外壳
9 接触表面
10 电连接
11 涂料组合物
12 掩模
13 光掩模

Claims (30)

1.用于在芯片(1)上产生多个测量区域(5)、特别是腔体形式的测量区域(5)的方法，
其特征在于
(a)在第一方法步骤中，将基于至少一种有机聚合物的涂料组合物(11)施涂到所述芯片(1)的芯片表面(2)上，
(b)在随后的方法步骤中，将所述涂料组合物(11)至少部分地和/或至少在一些区域中固化，和
(c)在另一个随后的方法步骤中，至少在一些区域中除去所述涂料组合物(11)，使得限定各个测量区域(5)，并且在所述芯片表面(2)上形成至少一个三维疏水结构、特别是疏水层(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述涂料组合物(11)施涂到所述芯片表面的层厚度为1至20μm、特别是2至15μm、优选3至10μm、更优选4至7μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将所述涂料组合物(11)至少基本上在整个表面上施涂到所述芯片表面(2)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将所述涂料组合物(11)通过浇注、刮涂、辊涂、旋涂、特别是通过旋涂施涂到所述芯片表面(2)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将所述涂料组合物(11)进行热固化和/或通过辐射固化，特别是热固化和通过辐射固化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述涂料组合物(11)是液体，特别是其中所述涂料组合物(11)在20℃下的布氏粘度为20至5,000mPas、特别是30至2,000mPas、优选50至1,000mPas、更优选100至500mPas、特别优选150至400mPas。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述涂料组合物(11)是至少一种有机聚合物的溶液或分散体，特别是其中所述涂料组合物(11)包含至少一种溶剂或分散剂，特别是其中所述溶剂或分散剂选自脂族烃、芳族烃、醚、醇、醛、酮和腈及它们的混合物，特别是芳族烃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述涂料组合物(11)包含溶剂或分散剂的量为10至90wt％、特别是15至80wt％、优选20至70wt％、更优选30至60wt％，基于所述涂料组合物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于聚合物可通过聚合或低聚如下物质得到：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸与C1-C6醇的酯、甲基丙烯酸与C1-C6醇的酯、苯乙烯、环丁烯类(cyclobutarenes)及它们的混合物，优选环丁烯类。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述聚合物可由以下组的单体得到：
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述聚合物的重均分子量Mw是800至15,000g/mol、特别是900至10,000g/mol、优选1,000至7,000g/mol、更优选1,000至5,000g/mol。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述聚合物的数均分子量Mn是1,000至100,000g/mol、特别是5,000至90,000g/mol、优选10,000至85,000g/mol、更优选20,000至80,000g/mol。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述涂料组合物(11)包含聚合物的量为5至80wt％、特别是10至75wt％、优选15至70wt％、更优选25至55wt％，基于所述涂料组合物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述涂料组合物包含至少一种光引发剂，特别是其中所述涂料组合物包含光引发剂的量为0.01至10wt％、特别是0.1至8wt％、优选0.5至7wt％、更优选1至5wt％，基于所述涂料组合物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过方法步骤(b)中的辐射使所述涂料组合物固化、特别是在一些区域固化。
16.具有多个电可寻址测量区域(5)的芯片(1)，其中在芯片表面(3)上提供限定所述测量区域(5)的疏水结构(4)、特别是疏水层，
特征在于
所述疏水结构(4)形成为三维的。
17.根据权利要求16所述的芯片，其特征在于所述芯片表面(3)形成为至少基本平坦的，并且所述疏水结构(4)相对于所述芯片表面(3)凸起。
18.根据权利要求16或17所述的芯片，其特征在于所述疏水结构(4)的层厚度为0.5至20μm、特别是1至10μm、优选2至8μm、更优选3至7μm、特别优选4至6μm。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的芯片，其特征在于所述疏水结构(4)将所述测量区域(3)彼此分开。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的芯片，其特征在于所述疏水结构(4)以网格状和/或蜂巢状的方式形成。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的芯片，其特征在于所述疏水结构(4)在所述测量区域(5)之间形成疏水区域(6)。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的芯片，其特征在于所述测量区域(5)之间的区域(6)的宽度是测量区域(5)的直径的大于10％、特别是大于20％。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的芯片，其特征在于区域(6)在所述测量区域(5)之间的宽度大于5μm、特别是大于10μm、特别是大于20μm、特别优选大于50μm。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的芯片，其特征在于在测量区域之间的区域(6)中所述疏水结构(4)的高度与所述疏水结构(4)的宽度之比是至少1:5、特别是1:8、优选1:10。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的芯片，其特征在于在所述测量区域(5)之间的区域(6)中所述疏水结构(4)的高度与所述疏水结构(4)的宽度之比是1:5至1:100、特别是1:8至1:50、优选1:10至1:20。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的芯片，其特征在于所述疏水结构(4)与水的接触角是至少60°、特别是至少70°、优选80°或更大。
27.根据权利要求16至26中任一项所述的芯片，其特征在于所述疏水层(4)与水的接触角是60°至180°、特别是70°至150°、优选80°至100°。
28.根据权利要求16至27中任一项所述的芯片，其特征在于测量区域的直径是50至500μm、特别是70至400μm、优选90至300μm、更优选100至250μm、特别优选120至180μm。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的芯片，其特征在于测量区域的体积是0.2至500pl、特别是0.5至300pl、优选1至150pl、更优选5至100pl、特别优选10至50pl。
30.根据权利要求16至29中任一项所述的芯片，其特征在于所述芯片(1)通过根据权利要求1至15中任一项所述的方法制造或能得到。
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