[发明专利]一种玻璃基板芯片的制备方法、玻璃基板芯片及应用

说明书

本发明公开了一种玻璃基板芯片的制备方法、玻璃基板芯片及应用，涉及玻璃基板芯片技术领域。玻璃基板芯片的制备方法是通过先在基材衬底上形成含铬的硬掩膜层和光刻胶层，通过曝光在光刻胶层上形成目标流道图形，通过对硬掩膜层进行腐蚀以使目标流道图形转移至硬掩膜层上，然后采用第一浓度酸腐蚀液对基材衬底进行多次流道腐蚀并控制腐蚀速率，可以使微反应器深度与进出流道深度差更小，之后采用第二浓度酸腐蚀液进行腐蚀可以对流道粗糙度进行修饰，以获得圆滑平整的流道。通过玻璃基板芯片片制备工艺的改进，可以制备出微反应器深度与进出流道深度差更小、流道圆滑平整、粗糙度低的玻璃基板芯片，而且适合大批量生产，利于市场推广应用。

技术领域

本发明涉及玻璃基板芯片技术领域，具体而言，涉及一种玻璃基板芯片的制备方法、玻璃基板芯片及应用。

背景技术

微流控芯片是将一个大型的实验室系统微缩在一个玻璃或者塑料基底上，从而复制复杂的生物学和化学反应全过程，快速自动地完成实验。微流控芯片涉及材料、化学、物料、生物、医学等交叉学科的知识，在生化医疗诊断、食品和商品检测、环境监测、刑事科学、航天科学等领域有重要的应用，其中生物医学分析是热点。

制作微流控芯片常用的材料有硅、玻璃、聚合物、陶瓷等材料，其中玻璃有良好的电渗性和光学性质，为微系统的故障诊断和光学检测提供了便利的条件，已广泛应用于微流控芯片。

玻璃上的微流控芯片流道主要通过干法刻蚀、激光雕刻、湿法腐蚀等方式制作。采用RIE、ICP等方式干法刻蚀，刻蚀后流道侧面垂直，不利于检测细胞的通过，而且刻蚀设备费用较高，刻蚀效率比较慢，难以进行市场化推广。采用激光雕刻方式，刻蚀后流道表面粗糙，可能破坏待检测细胞，影响测试精准度。通过利用湿法腐蚀各项同性的特性，可以在玻璃上腐蚀出侧壁圆滑的微流控芯片流道，而且湿法腐蚀可以批量作业，有利于降低生产成本，适合市场化推广应用。

应用于体外诊断的微流控芯片有多根反应液进入通道，多根进入通道在微反应器中汇合反应并通过出口通道排出。为了达到良好的汇合效果，微反应器通道尺寸一般在50-150微米，而进出通道在200-300微米。采用现有的湿法腐蚀方法，因存在不同宽度流道的腐蚀负载效应，腐蚀后微反应器深度与进出流道深度差异较大，且很难同时保证流道圆滑平整、粗糙度低，较大的粗糙度不利于沟道中流体形成层流，从而导致反应液堵塞问题，影响测试结果。

因此，现有的玻璃基板微流控芯片流道的制备工艺普遍存在着以下问题：(1)反应器深度与进出流道深度差异较大；(2)流道粗糙度较高，不够圆滑平整。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃基板芯片的制备方法、玻璃基板芯片及应用，旨在制备反应器深度和进出流道深度差小，且表面圆滑平整的玻璃基板芯片。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种玻璃基板芯片的制备方法，包括：

在基材衬底上形成含铬的硬掩膜层，在硬掩膜层上涂覆光刻胶形成光刻胶层，对光刻胶层进行曝光，以将目标流道图形转移到光刻胶层上；

对硬掩膜层进行腐蚀，以使光刻胶层上的目标流道图形转移至硬掩膜层上；

采用第一浓度酸腐蚀液对基材衬底进行多次流道腐蚀，以使流道腐蚀深度达到目标深度，控制流道腐蚀速率为0.8-3.5μm/min；

采用第二浓度酸腐蚀液进行流道腐蚀，以对流道粗糙度进行修饰；

其中，第一浓度酸腐蚀液和第二浓度酸腐蚀液中均含有BOE，其中，BOE是指氢氟酸与氟化铵形成的混合溶液，且氢氟酸与氟化铵的体积比为1:5-7；第一浓度酸腐蚀液中BOE的体积分数为80％-90％，第二浓度酸腐蚀液中BOE的体积分数为90％-98％。