[發明專利]對玻璃微流控芯片刻蝕時起保護作用的保護膜的制備方法

無效

• 申請號: 200910082368.6
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101544349A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 陳義;王海
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李 柏

技術領域

本發明涉及刻蝕制作具有高深度通道的玻璃微流控芯片或刻蝕制作其它玻璃微流控器件時起保護作用的保護膜，特別涉及在刻蝕制作玻璃微流控芯片及刻蝕制作其它玻璃微流控器件的過程中，通過增加含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠的交聯度而提出的對玻璃微流控芯片刻蝕時起保護作用的保護膜的制備方法。

背景技術

玻璃具有良好的電滲性質和優良的光學性能，檢測時產生的背景熒光遠遠小于高分子聚合物，其表面性質，例如濕潤能力、表面吸附和表面反應性等，都有利于使用不同的化學方法對其進行表面改性，利用氫氟酸刻蝕很容易在玻璃表面形成微流道，使用類似于半導體芯片加工工藝，光刻和濕法蝕刻技術可以將微通道網絡刻在玻璃基片上；另外玻璃的化學性質穩定，耐熱能力強，耐腐蝕能力強，能夠耐受各種有機溶劑的腐蝕，因此玻璃已廣泛地應用于制作微流控芯片。微流控芯片的制作過程通常是按圖3A所示的步驟進行。

(1)首先在干凈的(經過化學或物理清洗)的普通浮法玻璃底片上用蒸鍍或濺射的方法蒸鍍鉻層或其它金屬犧牲層。

(2)再在其上旋涂一層含有線性酚醛樹脂正性光刻膠，光刻膠的旋涂厚度與旋涂機的旋轉速度和其本身的粘度有關，利用烘膠臺在一定的溫度下使光刻膠里含有的有機溶劑揮發(烘膠)完全。

(3)然后用光掩膜在紫外光下曝光，使掩膜的圖形復制到光刻膠的薄膜上。

(4)接著用一定濃度的堿性顯影液顯影、用除鉻液除去鉻犧牲層，用二次蒸餾水把芯片洗干凈，在一定溫度下烘干(堅膜)。

(5)室溫下，在一定比例的氫氟酸刻蝕溶液中進行濕法刻蝕，刻蝕的深度與刻蝕的時間有關，具體由實驗要求而定。

(6)最后徹底清洗玻璃基片和蓋片，在500～600℃的條件下，用馬弗爐，程序升溫條件下封合玻璃微流控芯片。

雖然以上方法較為成熟，可以制作出合格的玻璃微流控芯片。但利用玻璃制作微流控芯片很難得到高深度的微通道，因為制作高深度的微通道需要對玻璃表面進行長時間的刻蝕，光刻膠和鉻層無法耐受長時間的氫氟酸的腐蝕。雖然有一些光刻膠性能稍好一些，但也無法達到深度刻蝕的要求，而且這些光刻膠價格昂貴，使得制作微流控芯片的成本大大增加。在相同的條件下，沒有經過本發明方法處理的普通光刻膠保護膜只能耐受本發明涉及的腐蝕液20～25分鐘的腐蝕，腐蝕深度30～50u?m左右；用本發明中所涉及的方法處理的光刻膠保護膜可以耐受本發明涉及的腐蝕液120分鐘以上的腐蝕，刻蝕的深度可以達到150～200μm或以上。

發明內容

本發明的目的是在玻璃微流控芯片的加工過程中，利用一定的化學反應對普通含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠形成的保護膜進行進一步的交聯加固，使保護膜更加牢固，使鍍有鉻犧牲層的玻璃基片被氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕時減少對玻璃基片的破壞，從而提供一種對玻璃微流控芯片刻蝕時起保護作用的保護膜的制備方法。

本發明的對玻璃微流控芯片刻蝕時起保護作用的保護膜的制備方法包括用常規制作玻璃微流控芯片時的鍍鉻犧牲層、涂膠、烘膠、紫外曝光、顯影、去鉻犧牲層、濕法刻蝕、去膠、去鉻犧牲層、高溫封合步驟，其特征在于以市售的含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠為基礎，在用常規制作玻璃微流控芯片的顯影步驟后及在接著進行的去鉻犧牲層步驟之前，以一定濃度和pH值的甲醛單體水溶液或戊二醛水溶液作為交聯劑，使甲醛或戊二醛在一定溫度下與含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠中的線性酚醛樹脂成份發生交聯反應，對含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠保護膜進行加固處理，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠保護膜延長耐受氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕的時間，從而增加微流控通道的刻蝕深度。

本發明的對玻璃微流控芯片刻蝕時起保護作用的保護膜的制備方法包括以下步驟：

(1)首先在干凈的(經過化學或物理清洗)的普通浮法玻璃基片上用蒸鍍的方法鍍鉻犧牲層；

(2)利用旋涂機，在步驟(1)得到的鍍有鉻犧牲層的玻璃基片上旋涂一層含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠；其中，旋涂機先以400轉/分的轉速旋涂10秒鐘；再以2000轉/分，旋涂20秒鐘；含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠的厚度與旋涂機的旋轉速度和含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠的粘度有關(含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠的粘度可按照現有技術及需要進行調節)，在110℃下使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠里的有機溶劑揮發(烘膠)10分鐘，得到表面平整的含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠保護膜；