[發明專利]微流道模具表面處理方法及微流道芯片的制作方法

在審

• 申請號: 202010133828.X
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111216288A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 溫曉鐳;孫劍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B29C33/42
• 分類號: B29C33/42;B29C33/72;C23C14/16;C23C14/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 方丁一

一種微流道模具表面處理方法，用于提高微流道芯片模具的抗粘性，包括：對微流道芯片的母版模具進行清洗；在清洗后的母版模具表面依次沉積種子層及薄膜層，其中，薄膜層用于降低母版模具表面的自由能。該方法在模具表面沉積Au薄膜層可大幅降低模具表面自由能，有效解決脫模過程中聚合物與模具的粘連問題，提高微流道芯片的加工效率和成功率、延長模具使用壽命。由于Au的生物相容性好，加工過程中不產生有毒有害或危險化學成分，適用于生命科學相關研究。并且該方法操作簡單，使用常規鍍膜設備即可實現，與半導體加工工藝鏈兼容性好，可滿足大批量生產需要。

技術領域

本公開涉及微納米加工技術領域，特別是涉及一種微流道模具表面處理方法及微流道芯片的制作方法。

背景技術

生物芯片或稱微流道芯片，是一種微型化、集成化的生物化學分析實驗裝置，該芯片將傳統的燒杯、燒瓶與連通管的組合，以及注液、輸液與檢測系統等大型裝置，通過微納米加工方式集成于一個幾厘米或十幾厘米大小的平面基底上，具有便攜性、低能耗、高精密度等優點。

近年來出于減少成本及提高生物相容性等考慮，微流道芯片的基底材料主要采用高分子聚合物，如polydimethylsiloxane(PDMS)聚二甲基硅氧烷(俗稱有機硅)，polymethyl methacrylate(PMMA)聚甲基丙烯酸甲酯(俗稱有機玻璃)，以及光敏環氧樹脂SU-8光刻膠等。這些高分子聚合物材料通過熱壓、微澆鑄等方式復制母版模具上的微流道結構，可實現快速、低成本的大批量生產。母版模具通常采用較為成熟的半導體加工工藝制作，材質多為硅、玻璃或石英等。其中硅模具最為常見。

但對于較為復雜或具有精密結構的微流道芯片設計，在澆鑄過程中由于聚合物與母版模具接觸面積大，脫模時經常會發生粘連現象，導致脫模后的聚合物微流道結構出現破損、變形，而母版模具表面殘留聚合物顆粒污染。這嚴重影響了微流道芯片的加工成品率和母版模具的使用壽命。

為減少聚合物脫模粘連問題、提高母版模具的抗粘性能，目前多采用在模具表面涂敷含氟聚合物薄膜或沉積長鏈硅烷抗粘層的方式。但這種方式通常較為繁瑣，時間及人工成本高，加工過程存在有毒有害或危險化學品成分、不利于生物相容性，并且需要專門的涂敷或沉積設備，與常規半導體工藝兼容性差。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對于上述技術問題，本公開提出一種微流道模具表面處理方法及微流道芯片的制作方法，用于至少解決上述技術問題。

(二)技術方案

根據本公開實施例的第一方面，提供一種微流道模具表面處理方法，用于提高微流道芯片模具的抗粘性，包括：對微流道芯片的母版模具進行清洗；在清洗后的母版模具表面依次沉積種子層及薄膜層，其中，薄膜層用于降低母版模具表面的自由能。

可選地，薄膜層為Au薄膜層。

可選地，Au薄膜層的厚度范圍為5-200納米。

可選地，在活化處理后的母版模具表面沉積Ti種子層或Cr種子層。

可選地，種子層的厚度范圍為1-20納米。

可選地，對微流道芯片的母版模具進行清洗，包括：將微流道芯片的母版模具依次浸入丙酮、異丙醇溶液中超聲清洗；采用氮氣對超聲清洗后的母版模具進行干燥。

可選地，超聲清洗的時間范圍為5-10分鐘。

可選地，Ti種子層或Cr種子層的厚度為3-5納米。

可選地，采用磁控濺射鍍膜機或電子束蒸發鍍膜機或熱蒸發鍍膜機在清洗后的母版模具表面依次沉積種子層及薄膜層。