[发明专利]对玻璃微流控芯片刻蚀时起保护作用的保护膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及刻蚀制作具有高深度通道的玻璃微流控芯片或刻蚀制作其它玻璃微流控器件时起保护作用的保护膜，特别涉及在刻蚀制作玻璃微流控芯片及刻蚀制作其它玻璃微流控器件的过程中，通过增加含有线性酚醛树脂的正性光刻胶的交联度而提出的对玻璃微流控芯片刻蚀时起保护作用的保护膜的制备方法。

背景技术

玻璃具有良好的电渗性质和优良的光学性能，检测时产生的背景荧光远远小于高分子聚合物，其表面性质，例如湿润能力、表面吸附和表面反应性等，都有利于使用不同的化学方法对其进行表面改性，利用氢氟酸刻蚀很容易在玻璃表面形成微流道，使用类似于半导体芯片加工工艺，光刻和湿法蚀刻技术可以将微通道网络刻在玻璃基片上；另外玻璃的化学性质稳定，耐热能力强，耐腐蚀能力强，能够耐受各种有机溶剂的腐蚀，因此玻璃已广泛地应用于制作微流控芯片。微流控芯片的制作过程通常是按图3A所示的步骤进行。

(1)首先在干净的(经过化学或物理清洗)的普通浮法玻璃底片上用蒸镀或溅射的方法蒸镀铬层或其它金属牺牲层。

(2)再在其上旋涂一层含有线性酚醛树脂正性光刻胶，光刻胶的旋涂厚度与旋涂机的旋转速度和其本身的粘度有关，利用烘胶台在一定的温度下使光刻胶里含有的有机溶剂挥发(烘胶)完全。

(3)然后用光掩膜在紫外光下曝光，使掩膜的图形复制到光刻胶的薄膜上。

(4)接着用一定浓度的碱性显影液显影、用除铬液除去铬牺牲层，用二次蒸馏水把芯片洗干净，在一定温度下烘干(坚膜)。

(5)室温下，在一定比例的氢氟酸刻蚀溶液中进行湿法刻蚀，刻蚀的深度与刻蚀的时间有关，具体由实验要求而定。

(6)最后彻底清洗玻璃基片和盖片，在500～600℃的条件下，用马弗炉，程序升温条件下封合玻璃微流控芯片。

虽然以上方法较为成熟，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难得到高深度的微通道，因为制作高深度的微通道需要对玻璃表面进行长时间的刻蚀，光刻胶和铬层无法耐受长时间的氢氟酸的腐蚀。虽然有一些光刻胶性能稍好一些，但也无法达到深度刻蚀的要求，而且这些光刻胶价格昂贵，使得制作微流控芯片的成本大大增加。在相同的条件下，没有经过本发明方法处理的普通光刻胶保护膜只能耐受本发明涉及的腐蚀液20～25分钟的腐蚀，腐蚀深度30～50u m左右；用本发明中所涉及的方法处理的光刻胶保护膜可以耐受本发明涉及的腐蚀液120分钟以上的腐蚀，刻蚀的深度可以达到150～200μm或以上。

发明内容

本发明的目的是在玻璃微流控芯片的加工过程中，利用一定的化学反应对普通含有线性酚醛树脂的正性光刻胶形成的保护膜进行进一步的交联加固，使保护膜更加牢固，使镀有铬牺牲层的玻璃基片被氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀时减少对玻璃基片的破坏，从而提供一种对玻璃微流控芯片刻蚀时起保护作用的保护膜的制备方法。

本发明的对玻璃微流控芯片刻蚀时起保护作用的保护膜的制备方法包括用常规制作玻璃微流控芯片时的镀铬牺牲层、涂胶、烘胶、紫外曝光、显影、去铬牺牲层、湿法刻蚀、去胶、去铬牺牲层、高温封合步骤，其特征在于以市售的含有线性酚醛树脂的正性光刻胶为基础，在用常规制作玻璃微流控芯片的显影步骤后及在接着进行的去铬牺牲层步骤之前，以一定浓度和pH值的甲醛单体水溶液或戊二醛水溶液作为交联剂，使甲醛或戊二醛在一定温度下与含有线性酚醛树脂的正性光刻胶中的线性酚醛树脂成份发生交联反应，对含有线性酚醛树脂的正性光刻胶保护膜进行加固处理，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶保护膜延长耐受氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀的时间，从而增加微流控通道的刻蚀深度。

本发明的对玻璃微流控芯片刻蚀时起保护作用的保护膜的制备方法包括以下步骤：

(1)首先在干净的(经过化学或物理清洗)的普通浮法玻璃基片上用蒸镀的方法镀铬牺牲层；

(2)利用旋涂机，在步骤(1)得到的镀有铬牺牲层的玻璃基片上旋涂一层含有线性酚醛树脂的正性光刻胶；其中，旋涂机先以400转/分的转速旋涂10秒钟；再以2000转/分，旋涂20秒钟；含有线性酚醛树脂的正性光刻胶的厚度与旋涂机的旋转速度和含有线性酚醛树脂的正性光刻胶的粘度有关(含有线性酚醛树脂的正性光刻胶的粘度可按照现有技术及需要进行调节)，在110℃下使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶里的有机溶剂挥发(烘胶)10分钟，得到表面平整的含有线性酚醛树脂的正性光刻胶保护膜；