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

专利名称：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
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 60(TC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 50um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 200ixm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
以下歩骤
(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ll(TC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；
(3) 用光掩膜在紫外光(主要是365nm)下曝光(采用接触式曝光)，使 掩膜的图形复制到步骤(2)涂有含有线性酚醛树脂的正性光刻胶的镀有铬牺 牲层的玻璃基片上；用质量浓度为0.4 0.8%的氢氧化钠显影液显影，使光掩 膜的图形显示在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶上，然后用大量的蒸馏水冲 洗玻璃基片；
(4) 将步骤(3)得到的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩 膜图形的玻璃基片放入普通的对流烘箱中，调节对流烘箱的温度为ll(TC，保 持10分钟，烘干玻璃基片；
(5) 用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬 酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节质量浓度为15 37%的甲醛水溶 液或质量浓度为2 25%的戊二醛水溶液的pH为2 5.5，然后在室温下将歩 骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为2 5. 5的甲醛水溶液或戊二醛水溶液 中10 40分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光 刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在100 155°C 下使甲醛或戊二醛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，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结 构的保护膜，从而提高含有线性酚醛树脂的正性光刻胶耐氢氟酸玻璃刻蚀液 腐蚀的能力，以加强对玻璃基片的保护作用；
(6) 用硝酸铈铵、冰醋酸、蒸馏水配制成的除铬液除去步骤(5)得到 的玻璃基片上裸露的铬牺牲层；在ll(TC下烘胶(坚膜)10分钟，用塑料胶 带对玻璃基片背面进行保护；其中，除铬液是用200克硝酸铈铵、35毫升冰 醋酸与蒸馏水稀释到1000毫升配制而成；
(7) 在室温下，用氢氟酸玻璃刻蚀液对步骤(6)得到的玻璃基片上裸 露玻璃的部分进行刻蚀，通过测定玻璃对氢氟酸玻璃刻蚀液的耐受时间来确 定交联后的含有线性酚醛树脂的正性光刻胶耐氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀的能 力；
(8) 用丙酮浸泡歩骤(7)得到的玻璃基片，使交联的含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶溶胀，除去含有线性酚醛树脂的正性光刻胶层，用硝酸铈铵、 冰醋酸、蒸馏水配制成的除铬液除去铬牺牲层；彻底清洗玻璃基片，用马弗 炉，在程序升温至500 60(TC的条件下将清洗干净的玻璃盖片封合在玻璃基 片上，得到玻璃微流控芯片；其中，除铬液是用200克硝酸铈铵、35毫升冰 醋酸与蒸馏水稀释到1000毫升配制而成。所述的在100 155T:下使甲醛或戊二醛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的时间为10 45分钟。
本发明优选将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图 形的玻璃基片浸泡在pH为2 2. 8的质量浓度为15% 22%的甲醛水溶液或质 量浓度为2% 6%的戊二醛水溶液中10 15分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸 润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏 水冲洗干净，然后在100 11(TC下使甲醛或戊二醛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10 15分钟，使含有线性酚醛 树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
本发明优选将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图 形的玻璃基片浸泡在pH为2. 8 3. 2的质量浓度为22% 26%的甲醛水溶液或 质量浓度为6% 10%的戊二醛水溶液中15 20分钟，使甲醛分子或戊二醛分 子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用 蒸馏水冲洗干净，然后在110 120'C下使甲醛或戊二醛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15 20分钟，使含有线性 酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
本发明优选将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图 形的玻璃基片浸泡在pH为3. 2 3. 7的质量浓度为26% 30%的甲醛水溶液或 质量浓度为10% 14%的戊二醛水溶液中20 25分钟，使甲醛分子或戊二醛分 子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用 蒸馏水冲洗干净，然后在120 13(TC下使甲醛或戊二醛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20 25分钟，使含有线性 酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
本发明优选将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图 形的玻璃基片浸泡在pH为3. 7 4的质量浓度为30% 33%的甲醛水溶液或质 量浓度为14% 17%的戊二醛水溶液中25 30分钟，使甲醛分子或戊二醛分子 浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸 馏水冲洗干净，然后在130 135"C下使甲醛或戊二醛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25 30分钟，使含有线性酚 醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
本发明优选将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图 形的玻璃基片浸泡在pH为4 4. 4的质量浓度为33% 35%的甲醛水溶液或质 量浓度为17% 20%的戊二醛水溶液中30 35分钟，使甲醛分子或戊二醛分子 浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸 馏水冲洗干净，然后在135 145。C下使甲醛或戊二醛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30 35分钟，使含有线性酚 醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
本发明优选将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图 形的玻璃基片浸泡在pH为4. 4 5. 5的质量浓度为35% 37%的甲醛水溶液或 质量浓度为20% 25%的戊二醛水溶液中35 40分钟，使甲醛分子或戊二醛分 子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用 蒸馏水冲洗干净，然后在145 155"C下使甲醛或戊二醛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35 45分钟，使含有线性 酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
所述的玻璃是普通玻璃或石英玻璃。
所述的氢氟酸玻璃刻蚀液是由氢氟酸、硝酸和蒸馏水配成，其中氢氟酸 在氢氟酸玻璃刻蚀液中的浓度为4. 5 mol/L，硝酸在氢氟酸玻璃刻蚀液中的浓 度为2mol/L。
本发明的方法主要是在显影完毕后，在流程中加入交联步骤，利用甲醛 单体水溶液或戊二醛水溶液作为交联剂，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三 氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种水 溶液调节甲醛单体水溶液或戊二醛水溶液的pH为2 5.5，把显影完毕的镀 铬玻璃基片在室温下浸泡10 40分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到光刻 胶基质当中，把浸泡好的镀铬玻璃基片用二次蒸馏水冲洗干净，在100 155°C 下与光刻胶中的线性酚醛树脂成份发生交联反应，使光刻胶交联成具有体型 成网状结构的保护膜，以提高光刻胶与玻璃基片的结合力，增强对玻璃基片 的保护作用，从而提高光刻胶的耐氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀的能力。通过在用 常规制作玻璃微流控芯片的流程中加入本发明的步骤，可以在很大程度上增 加光刻胶对镀铬玻璃基片的保护，使刻蚀时间由原来的20 25分钟，提高到 120分钟以上，刻蚀深度由30 50um，提高到150 200 y m或以上。同时由 于无需昂贵的光刻胶(如进口的光刻胶)，其制作成本大大降低，微流控芯片 质量大幅度提高，极大地拓宽了其应用范围。微通道的加深使得高温热封合 时，即使微通道稍有形变，也不至于使微流控芯片通道阻塞，从而也提高了 玻璃微流控芯片的成品率。
本发明利用简单光刻胶和化学交联加固方法解决了玻璃微流控芯片制作 过程中制作高深度微流控芯片通道时对玻璃基片的保护不足的问题。与现有 的光刻胶保护方法相比，本发明的保护膜的稳定性，耐腐蚀性能成倍提高， 耐受氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀的能力由原来的20 25分钟提高到120分钟以 上，刻蚀深度由30 50um提高到150 200um或以上。同时制作成本大大降低，微流控芯片质量大幅度提高，极大地拓宽了其应用范围。 本发明也适用于镀有其它金属牺牲层的玻璃基片。


图1.用常规方法刻蚀的微流控芯片通道的横截面光学微镜照片。
图2.本发明实施例1刻蚀的微流控芯片的通道横截面光学微镜照片。 图3A.常规微流控芯片的制作过程示意图(左边纵向)。 图3B.本发明微流控芯片的制作过程示意图(右边纵向)。
具体实施例方式
请参见图3B。
(1) 首先在干净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，在歩骤(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；在110。C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；
(3) 用光掩膜在紫外光(主要是365nm)下接触式曝光，使掩膜的图形 复制到步骤(2)涂有含有线性酚醛树脂的正性光刻胶的镀有铬牺牲层的玻璃 基片上；用质量浓度为0.4 0.8%的氢氧化钠显影液显影，使光掩膜的图形显 示在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶上，然后用大量的蒸馏水冲洗玻璃基片；
(4) 将步骤(3)得到的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩 膜图形的玻璃基片放入普通的对流烘箱中，调节对流烘箱的温度为ll(TC，保 持10分钟，烘干玻璃基片；
(5) 用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬 酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节质量浓度为26%的甲醛水溶液或 质量浓度为14%的戊二醛水溶液的pH为3. 7，然后在室温下将步骤(4)得到 玻璃基片浸泡在上述pH为3. 7的甲醛水溶液或戊二醛水溶液中25分钟，使 甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把 浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，调节烘箱温度，在13(TC下使甲醛或戊 二醛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，保持此温度25分钟，最后冷却到室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻 胶交联成具有体型成网状结构的保护膜；
(6) 用硝酸铈铵、冰醋酸、蒸馏水配制成的除铬液除去歩骤(5)得到的玻璃基片上裸露的铬牺牲层，在ll(TC下烘胶(坚膜)10分钟，用塑料胶
带对玻璃基片背面进行保护；其中，除铬液是用200克硝酸铈铵、35毫升冰 醋酸与蒸馏水稀释到1000毫升配制而成；
(7) 在室温下，用氢氟酸玻璃刻蚀液对步骤(6)得到的玻璃基片上裸 露玻璃的部分进行刻蚀，通过测定玻璃对氢氟酸玻璃刻蚀液的耐受时间来确 定交联后的含有线性酚醛树脂的正性光刻胶耐氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀的能 力；刻蚀100分钟，刻蚀深度为170um。刻蚀的微流控芯片的通道横截面光 学微镜照片如图2所示。
(8) 用丙酮浸泡步骤(7)得到的玻璃基片，使交联的含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶溶胀，脱离玻璃基片，除去含有线性酚醛树脂的正性光刻胶 层，用硝酸铈铵、冰醋酸、蒸馏水配制成的除铬液除去铬牺牲层，彻底清洗 玻璃基片，用马弗炉，在程序升温至500 60(TC的条件下将清洗干净的玻璃 盖片封合在玻璃基片上，得到玻璃微流控芯片；其中，除铬液是用200克硝 酸铈铵、35毫升冰醋酸与蒸馏水稀释到1000毫升配制而成。
所述的氢氟酸玻璃刻蚀液是由氢氟酸、硝酸和蒸馏水配成，其中氢氟酸 在氢氟酸玻璃刻蚀液中的浓度为4. 5 mol/L，硝酸在氢氟酸玻璃刻蚀液中的浓 度为2mol/L。
按照图3A用常规方法刻蚀的微流控芯片通道的横截面光学微镜照片请参 见图l。由图l可知当刻蚀深度达到48.8"m时，由于含有线性酚醛树脂的正 性光刻胶没有经过交联处理，致使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶保护的作 用不够充分，这样造成两个后果，首先刻蚀的深度很浅， 一般能达到30 50 Pm，在某些条件下满足不了实验要求。其次从图l中也可以看出，通道的边 沿已经造成一定程度的破坏，而且通道边沿的展宽比较严重，这给微流控芯 片的制作造成了不利影响。
由于含有线性酚醛树脂的正性光刻胶保护膜已经交联成具有网状结构的 保护膜， 一方面可以很大程度上提高耐氢氟酸玻璃刻蚀液的腐蚀的能力，从 而很好的保护玻璃基片，使刻蚀的深度加大；另一方面由于保护膜与玻璃基 片的结合力增强，对微通道边沿的展宽有很大的抑制作用，从而使边沿展宽 减小，这有利于提高微通道的深宽比。
由此可见本发明可以利用简单含有线性酚醛树脂的正性光刻胶和化学交 联加固方法解决了玻璃微流控芯片制作过程中，氢氟酸玻璃刻蚀液对玻璃基 片的破坏问题，从而能够制作出具有高深度的玻璃微流控芯片通道。与现有 的含有线性酚醛树脂的正性光刻胶保护方法相比，保护膜的稳定性，耐腐蚀 性成倍提高，成本大大降低。实施例2
在完成实施例1中的步骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节
质量浓度为15%的甲醛水溶液或质量浓度为2W的戊二醛水溶液的pH为2，然 后在室温下将实施例1中步骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为2的甲醛 水溶液或戊二醛水溶液中IO分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性 酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净， 调节烘箱温度，在100。C下使甲醛或戊二醛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，保持此温度10分钟，最后冷却到室温， 使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。 其它制备歩骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为38分钟，刻蚀深度为64. 6 p m。 实施例3
在完成实施例l中的步骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节 质量浓度为18%的甲醛水溶液或质量浓度为6%的戊二醛水溶液的pH为2. 8， 然后在室温下将实施例1中步骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为2.8的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中15分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有 线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干 净，调节烘箱温度，在110。C下使甲醛或戊二醛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，保持此温度15分钟，最后冷却到 室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护 膜。
其它制备歩骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为49分钟，刻蚀深度为83. 3 u m。 实施例4
在完成实施例l中的步骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、拧檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节 质量浓度为22%的甲醛水溶液或质量浓度为10%的戊二醛水溶液的pH为3. 2， 然后在室温下将实施例1中步骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为3.2的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中20分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有 线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干 净，调节烘箱温度，在12(TC下使甲醛或戊二醛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，保持此温度20分钟，最后冷却到 室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护 膜。
其它制备歩骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为60分钟，刻蚀深度为102. 0 u m。 实施例5
在完成实施例l中的歩骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少-…种调节 质量浓度为30%的甲醛水溶液或质量浓度为17%的戊二醛水溶液的pH为4. 0， 然后在室温下将实施例1中歩骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为4.0的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中30分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有 线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干 净，调节烘箱温度，在135'C下使甲醛或戊二醛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，保持此温度30分钟，最后冷却到 室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护 膜。
其它制备步骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为115分钟，刻蚀深度为195. 5 u m。 实施例6
在完成实施例l中的步骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节 质量浓度为33%的甲醛水溶液或质量浓度为20%的戊二醛水溶液的pH为4. 4， 然后在室温下将实施例1中步骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为4.4的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中35分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有 线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干 净，调节烘箱温度，在145"C下使甲醛或戊二醛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，保持此温度35分钟，最后冷却到 室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护 膜。
其它制备步骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为130分钟，刻蚀深度为221. Oum。实施例7
在完成实施例1中的步骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节
质量浓度为35%的甲醛水溶液或质量浓度为25%的戊二醛水溶液的pH为5. 0， 然后在室温下将实施例1中步骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为5.0的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中40分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有 线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干 净，调节烘箱温度，在150。C下使甲醛或戊二醛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，保持此温度40分钟，最后冷却到 室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护 膜。其它制备步骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为126分钟，刻蚀深度为214. 2 u m。
实施例8
在完成实施例1中的步骤(4)后，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节 质量浓度为37%的甲醛水溶液或质量浓度为25%的戊二醛水溶液的pH为5. 5， 然后在室温下将实施例1中步骤(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH为5.5的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中40分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有 线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干 净，调节烘箱温度，在155。C下使甲醛或戊二醛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，保持此温度40分钟，最后冷却到 室温，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护 膜。其它制备步骤与实施例1相同。
其耐受氢氟酸玻璃刻蚀液的时间为124分钟，刻蚀深度为210. 8 u m。
权利要求
1. 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，该方法包括制作玻璃微流控芯片时的在玻璃基片上镀铬牺牲层、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；其特征在于在显影步骤后及在接着进行的去铬牺牲层步骤之前，用草酸、马来酸及其酐、乙酸、三氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、柠檬酸、消旋苹果酸所组成的组中的至少一种调节质量浓度为15～37％的甲醛水溶液或质量浓度为2～25％的戊二醛水溶液的pH为2～5.5，然后在室温下将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在上述pH为2～5.5的甲醛水溶液或戊二醛水溶液中10～40分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在100～155℃下使甲醛或戊二醛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，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是在100 155T:下使甲醛或戊 二醛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 的时间为10 45分钟。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是将烘干的在含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在pH为2 2. 8的质量浓 度为15% 22%的甲醛水溶液或质量浓度为2% 6%的戊二醛水溶液中10 15 分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质 当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在100 11(TC下使甲醛 或戊二醛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10 15分钟，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状 结构的保护膜。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是将烘干的在含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在pH为2.8 3.2的质量 浓度为22% 26%的甲醛水溶液或质量浓度为6% 10%的戊二醛水溶液中15 20分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基 质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在110 12(TC下使甲 醛或戊二醛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15 20分钟，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状结构的保护膜。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征是将烘干的在含有线性酚醛树脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在PH为3. 2 3. 7的质量 浓度为26% 30%的甲醛水溶液或质量浓度为10% 14%的戊二醛水溶液中20 25分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基 质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在120 13(TC下使甲 醛或戊二醛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20 25分钟，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网 状结构的保护膜。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征是将烘干的在含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在PH为3. 7 4的质量浓 度为30% 33%的甲醛水溶液或质量浓度为14% 17%的戊二醛水溶液中25 30分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质 当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在130 135。C下使甲醛 或戊二醛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25 30分钟，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状 结构的保护膜。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征是将烘干的在含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在pH为4 4. 4的质量浓 度为33% 35。/。的甲醛水溶液或质量浓度为17% 20%的戊二醛水溶液中30 35 分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基质 当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在135 145"C下使甲醛 或戊二醛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30 35分钟，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网状 结构的保护膜。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征是将烘干的在含有线性酚醛树 脂的正性光刻胶表面带有掩膜图形的玻璃基片浸泡在pH为4. 4 5. 5的质量 浓度为35% 37%的甲醛水溶液或质量浓度为20% 25%的戊二醛水溶液中35 40分钟，使甲醛分子或戊二醛分子浸润到含有线性酚醛树脂的正性光刻胶基 质当中；把浸泡好的玻璃基片用蒸馏水冲洗干净，然后在145 155。C下使甲 醛或戊二醛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35 45分钟，使含有线性酚醛树脂的正性光刻胶交联成具有体型成网 状结构的保护膜。
9. 根据权利要求1、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的方法，其特征是所述的 玻璃是普通玻璃或石英玻璃。
全文摘要
本发明涉及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，该方法包括用常规制作玻璃微流控芯片时的在玻璃基片上镀铬牺牲层、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，特征在于以含有线性酚醛树脂的正性光刻胶为基础，在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，使甲醛或戊二醛与含有线性酚醛树脂的正性光刻胶中的线性酚醛树脂成分发生交联反应，使光刻胶交联成具有体型网状结构的保护膜，从而使光刻胶保护膜延长耐受氢氟酸玻璃刻蚀液腐蚀的时间，增加微流控通道的刻蚀深度。本发明也适用于镀有其它金属牺牲层的玻璃基片。
文档编号B81C1/00GK101544349SQ200910082368
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者海 王, 义 陈 申请人:中国科学院化学研究所