對玻璃微流控晶片刻蝕時起保護作用的保護膜的製備方法

2023-10-09 05:43:59 1

專利名稱：對玻璃微流控晶片刻蝕時起保護作用的保護膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及刻蝕製作具有高深度通道的玻璃微流控晶片或刻蝕製作其它 玻璃微流控器件時起保護作用的保護膜，特別涉及在刻蝕製作玻璃微流控芯 片及刻蝕製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晶片刻蝕時起保護作用的保護膜 的製備方法。
背景技術：
玻璃具有良好的電滲性質和優良的光學性能，檢測時產生的背景螢光遠 遠小於高分子聚合物，其表面性質，例如溼潤能力、表面吸附和表面反應性 等，都有利於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，使用類似於半導體晶片加工工藝，光刻和溼法蝕
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 應用於製作微流控晶片。微流控晶片的製作過程通常是按圖3A所示的步驟進 行。
(1) 首先在乾淨的(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) 再在其上旋塗一層含有線性酚醛樹脂正性光刻膠，光刻膠的旋塗厚度與 旋塗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 光刻膠裡含有的有機溶劑揮發(烘膠)完全。
(3) 然後用光掩膜在紫外光下曝光，使掩膜的圖形複製到光刻膠的薄膜上。
(4) 接著用一定濃度的鹼性顯影液顯影、用除鉻液除去鉻犧牲層，用二次蒸 餾水把晶片洗乾淨，在一定溫度下烘乾(堅膜)。
(5) 室溫下，在一定比例的氫氟酸刻蝕溶液中進行溼法刻蝕，刻蝕的深度與 刻蝕的時間有關，具體由實驗要求而定。
(6) 最後徹底清洗玻璃基片和蓋片，在500 60(TC的條件下，用馬弗爐，程 序升溫條件下封合玻璃微流控晶片。
雖然以上方法較為成熟，可以製作出合格的玻璃微流控晶片。但利用玻璃製作微流控晶片很難得到高深度的微通道，因為製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，使得製作微流控晶片的成本大大增加。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 50um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 200ixm或以上。

發明內容
本發明的目的是在玻璃微流控晶片的加工過程中，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晶片刻蝕時起保護 作用的保護膜的製備方法。
本發明的對玻璃微流控晶片刻蝕時起保護作用的保護膜的製備方法包括 用常規製作玻璃微流控晶片時的鍍鉻犧牲層、塗膠、烘膠、紫外曝光、顯影、 去鉻犧牲層、溼法刻蝕、去膠、去鉻犧牲層、高溫封合步驟，其特徵在於以 市售的含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠為基礎，在用常規製作玻璃微流控芯 片的顯影步驟後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晶片刻蝕時起保護作用的保護膜的製備方法包括
以下歩驟
(1) 首先在乾淨的(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) 利用旋塗機，在步驟(1)得到的鍍有鉻犧牲層的玻璃基片上旋塗 一層含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠；其中，旋塗機先以400轉/分的轉速旋 塗10秒鐘；再以2000轉/分，旋塗20秒鐘；含有線性酚醛樹脂的正性光刻 膠的厚度與旋塗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ll(TC下使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠裡的有機溶劑揮發(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；
(3) 用光掩膜在紫外光(主要是365nm)下曝光(採用接觸式曝光)，使 掩膜的圖形複製到步驟(2)塗有含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠的鍍有鉻犧 牲層的玻璃基片上；用質量濃度為0.4 0.8%的氫氧化鈉顯影液顯影，使光掩 膜的圖形顯示在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠上，然後用大量的蒸餾水衝 洗玻璃基片；
(4) 將步驟(3)得到的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩 膜圖形的玻璃基片放入普通的對流烘箱中，調節對流烘箱的溫度為ll(TC，保 持10分鐘，烘乾玻璃基片；
(5) 用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬 酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節質量濃度為15 37%的甲醛水溶 液或質量濃度為2 25%的戊二醛水溶液的pH為2 5.5，然後在室溫下將歩 驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為2 5. 5的甲醛水溶液或戊二醛水溶液 中10 40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光 刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在100 155°C 下使甲醛或戊二醛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，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結 構的保護膜，從而提高含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠耐氫氟酸玻璃刻蝕液 腐蝕的能力，以加強對玻璃基片的保護作用；
(6) 用硝酸鈰銨、冰醋酸、蒸餾水配製成的除鉻液除去步驟(5)得到 的玻璃基片上裸露的鉻犧牲層；在ll(TC下烘膠(堅膜)10分鐘，用塑料膠 帶對玻璃基片背面進行保護；其中，除鉻液是用200克硝酸鈰銨、35毫升冰 醋酸與蒸餾水稀釋到1000毫升配製而成；
(7) 在室溫下，用氫氟酸玻璃刻蝕液對步驟(6)得到的玻璃基片上裸 露玻璃的部分進行刻蝕，通過測定玻璃對氫氟酸玻璃刻蝕液的耐受時間來確 定交聯後的含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠耐氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕的能 力；
(8) 用丙酮浸泡歩驟(7)得到的玻璃基片，使交聯的含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠溶脹，除去含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠層，用硝酸鈰銨、 冰醋酸、蒸餾水配製成的除鉻液除去鉻犧牲層；徹底清洗玻璃基片，用馬弗 爐，在程序升溫至500 60(TC的條件下將清洗乾淨的玻璃蓋片封合在玻璃基 片上，得到玻璃微流控晶片；其中，除鉻液是用200克硝酸鈰銨、35毫升冰 醋酸與蒸餾水稀釋到1000毫升配製而成。所述的在100 155T:下使甲醛或戊二醛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的時間為10 45分鐘。
本發明優選將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖 形的玻璃基片浸泡在pH為2 2. 8的質量濃度為15% 22%的甲醛水溶液或質 量濃度為2% 6%的戊二醛水溶液中10 15分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸 潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾 水衝洗乾淨，然後在100 11(TC下使甲醛或戊二醛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10 15分鐘，使含有線性酚醛 樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
本發明優選將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖 形的玻璃基片浸泡在pH為2. 8 3. 2的質量濃度為22% 26%的甲醛水溶液或 質量濃度為6% 10%的戊二醛水溶液中15 20分鐘，使甲醛分子或戊二醛分 子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用 蒸餾水衝洗乾淨，然後在110 120'C下使甲醛或戊二醛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15 20分鐘，使含有線性 酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
本發明優選將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖 形的玻璃基片浸泡在pH為3. 2 3. 7的質量濃度為26% 30%的甲醛水溶液或 質量濃度為10% 14%的戊二醛水溶液中20 25分鐘，使甲醛分子或戊二醛分 子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用 蒸餾水衝洗乾淨，然後在120 13(TC下使甲醛或戊二醛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20 25分鐘，使含有線性 酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
本發明優選將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖 形的玻璃基片浸泡在pH為3. 7 4的質量濃度為30% 33%的甲醛水溶液或質 量濃度為14% 17%的戊二醛水溶液中25 30分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子 浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸 餾水衝洗乾淨，然後在130 135"C下使甲醛或戊二醛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25 30分鐘，使含有線性酚 醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
本發明優選將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖 形的玻璃基片浸泡在pH為4 4. 4的質量濃度為33% 35%的甲醛水溶液或質 量濃度為17% 20%的戊二醛水溶液中30 35分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子 浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸 餾水衝洗乾淨，然後在135 145。C下使甲醛或戊二醛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30 35分鐘，使含有線性酚 醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
本發明優選將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖 形的玻璃基片浸泡在pH為4. 4 5. 5的質量濃度為35% 37%的甲醛水溶液或 質量濃度為20% 25%的戊二醛水溶液中35 40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分 子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用 蒸餾水衝洗乾淨，然後在145 155"C下使甲醛或戊二醛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35 45分鐘，使含有線性 酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
所述的玻璃是普通玻璃或石英玻璃。
所述的氫氟酸玻璃刻蝕液是由氫氟酸、硝酸和蒸餾水配成，其中氫氟酸 在氫氟酸玻璃刻蝕液中的濃度為4. 5 mol/L，硝酸在氫氟酸玻璃刻蝕液中的濃 度為2mol/L。
本發明的方法主要是在顯影完畢後，在流程中加入交聯步驟，利用甲醛 單體水溶液或戊二醛水溶液作為交聯劑，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三 氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種水 溶液調節甲醛單體水溶液或戊二醛水溶液的pH為2 5.5，把顯影完畢的鍍 鉻玻璃基片在室溫下浸泡10 40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到光刻 膠基質當中，把浸泡好的鍍鉻玻璃基片用二次蒸餾水衝洗乾淨，在100 155°C 下與光刻膠中的線性酚醛樹脂成份發生交聯反應，使光刻膠交聯成具有體型 成網狀結構的保護膜，以提高光刻膠與玻璃基片的結合力，增強對玻璃基片 的保護作用，從而提高光刻膠的耐氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕的能力。通過在用 常規製作玻璃微流控晶片的流程中加入本發明的步驟，可以在很大程度上增 加光刻膠對鍍鉻玻璃基片的保護，使刻蝕時間由原來的20 25分鐘，提高到 120分鐘以上，刻蝕深度由30 50um，提高到150 200 y m或以上。同時由 於無需昂貴的光刻膠(如進口的光刻膠)，其製作成本大大降低，微流控晶片 質量大幅度提高，極大地拓寬了其應用範圍。微通道的加深使得高溫熱封合 時，即使微通道稍有形變，也不至於使微流控晶片通道阻塞，從而也提高了 玻璃微流控晶片的成品率。
本發明利用簡單光刻膠和化學交聯加固方法解決了玻璃微流控晶片製作 過程中製作高深度微流控晶片通道時對玻璃基片的保護不足的問題。與現有 的光刻膠保護方法相比，本發明的保護膜的穩定性，耐腐蝕性能成倍提高， 耐受氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕的能力由原來的20 25分鐘提高到120分鐘以 上，刻蝕深度由30 50um提高到150 200um或以上。同時製作成本大大降低，微流控晶片質量大幅度提高，極大地拓寬了其應用範圍。 本發明也適用於鍍有其它金屬犧牲層的玻璃基片。


圖1.用常規方法刻蝕的微流控晶片通道的橫截面光學微鏡照片。
圖2.本發明實施例1刻蝕的微流控晶片的通道橫截面光學微鏡照片。 圖3A.常規微流控晶片的製作過程示意圖(左邊縱向)。 圖3B.本發明微流控晶片的製作過程示意圖(右邊縱向)。
具體實施例方式
請參見圖3B。
(1) 首先在乾淨的普通浮法玻璃基片上用蒸鍍的方法鍍鉻犧牲層；
(2) 利用旋塗機，在歩驟(1)得到的鍍有鉻犧牲層的玻璃基片上旋塗 一層含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠光刻膠；其中，旋塗機先以400轉/分的 轉速旋塗10秒鐘；再以2000轉/分，旋塗20秒鐘；在110。C下使含有線性酚 醛樹脂的正性光刻膠裡的有機溶劑揮發(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；
(3) 用光掩膜在紫外光(主要是365nm)下接觸式曝光，使掩膜的圖形 複製到步驟(2)塗有含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠的鍍有鉻犧牲層的玻璃 基片上；用質量濃度為0.4 0.8%的氫氧化鈉顯影液顯影，使光掩膜的圖形顯 示在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠上，然後用大量的蒸餾水衝洗玻璃基片；
(4) 將步驟(3)得到的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩 膜圖形的玻璃基片放入普通的對流烘箱中，調節對流烘箱的溫度為ll(TC，保 持10分鐘，烘乾玻璃基片；
(5) 用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬 酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節質量濃度為26%的甲醛水溶液或 質量濃度為14%的戊二醛水溶液的pH為3. 7，然後在室溫下將步驟(4)得到 玻璃基片浸泡在上述pH為3. 7的甲醛水溶液或戊二醛水溶液中25分鐘，使 甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把 浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，調節烘箱溫度，在13(TC下使甲醛或戊 二醛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，保持此溫度25分鐘，最後冷卻到室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻 膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜；
(6) 用硝酸鈰銨、冰醋酸、蒸餾水配製成的除鉻液除去歩驟(5)得到的玻璃基片上裸露的鉻犧牲層，在ll(TC下烘膠(堅膜)10分鐘，用塑料膠
帶對玻璃基片背面進行保護；其中，除鉻液是用200克硝酸鈰銨、35毫升冰 醋酸與蒸餾水稀釋到1000毫升配製而成；
(7) 在室溫下，用氫氟酸玻璃刻蝕液對步驟(6)得到的玻璃基片上裸 露玻璃的部分進行刻蝕，通過測定玻璃對氫氟酸玻璃刻蝕液的耐受時間來確 定交聯後的含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠耐氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕的能 力；刻蝕100分鐘，刻蝕深度為170um。刻蝕的微流控晶片的通道橫截面光 學微鏡照片如圖2所示。
(8) 用丙酮浸泡步驟(7)得到的玻璃基片，使交聯的含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠溶脹，脫離玻璃基片，除去含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠 層，用硝酸鈰銨、冰醋酸、蒸餾水配製成的除鉻液除去鉻犧牲層，徹底清洗 玻璃基片，用馬弗爐，在程序升溫至500 60(TC的條件下將清洗乾淨的玻璃 蓋片封合在玻璃基片上，得到玻璃微流控晶片；其中，除鉻液是用200克硝 酸鈰銨、35毫升冰醋酸與蒸餾水稀釋到1000毫升配製而成。
所述的氫氟酸玻璃刻蝕液是由氫氟酸、硝酸和蒸餾水配成，其中氫氟酸 在氫氟酸玻璃刻蝕液中的濃度為4. 5 mol/L，硝酸在氫氟酸玻璃刻蝕液中的濃 度為2mol/L。
按照圖3A用常規方法刻蝕的微流控晶片通道的橫截面光學微鏡照片請參 見圖l。由圖l可知當刻蝕深度達到48.8"m時，由於含有線性酚醛樹脂的正 性光刻膠沒有經過交聯處理，致使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠保護的作 用不夠充分，這樣造成兩個後果，首先刻蝕的深度很淺， 一般能達到30 50 Pm，在某些條件下滿足不了實驗要求。其次從圖l中也可以看出，通道的邊 沿已經造成一定程度的破壞，而且通道邊沿的展寬比較嚴重，這給微流控芯 片的製作造成了不利影響。
由於含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠保護膜已經交聯成具有網狀結構的 保護膜， 一方面可以很大程度上提高耐氫氟酸玻璃刻蝕液的腐蝕的能力，從 而很好的保護玻璃基片，使刻蝕的深度加大；另一方面由於保護膜與玻璃基 片的結合力增強，對微通道邊沿的展寬有很大的抑制作用，從而使邊沿展寬 減小，這有利於提高微通道的深寬比。
由此可見本發明可以利用簡單含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠和化學交 聯加固方法解決了玻璃微流控晶片製作過程中，氫氟酸玻璃刻蝕液對玻璃基 片的破壞問題，從而能夠製作出具有高深度的玻璃微流控晶片通道。與現有 的含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠保護方法相比，保護膜的穩定性，耐腐蝕 性成倍提高，成本大大降低。實施例2
在完成實施例1中的步驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節
質量濃度為15%的甲醛水溶液或質量濃度為2W的戊二醛水溶液的pH為2，然 後在室溫下將實施例1中步驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為2的甲醛 水溶液或戊二醛水溶液中IO分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性 酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨， 調節烘箱溫度，在100。C下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度10分鐘，最後冷卻到室溫， 使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。 其它製備歩驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為38分鐘，刻蝕深度為64. 6 p m。 實施例3
在完成實施例l中的步驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節 質量濃度為18%的甲醛水溶液或質量濃度為6%的戊二醛水溶液的pH為2. 8， 然後在室溫下將實施例1中步驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為2.8的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中15分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有 線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗幹 淨，調節烘箱溫度，在110。C下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度15分鐘，最後冷卻到 室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護 膜。
其它製備歩驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為49分鐘，刻蝕深度為83. 3 u m。 實施例4
在完成實施例l中的步驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、擰檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節 質量濃度為22%的甲醛水溶液或質量濃度為10%的戊二醛水溶液的pH為3. 2， 然後在室溫下將實施例1中步驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為3.2的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中20分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有 線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗幹 淨，調節烘箱溫度，在12(TC下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度20分鐘，最後冷卻到 室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護 膜。
其它製備歩驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為60分鐘，刻蝕深度為102. 0 u m。 實施例5
在完成實施例l中的歩驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少-…種調節 質量濃度為30%的甲醛水溶液或質量濃度為17%的戊二醛水溶液的pH為4. 0， 然後在室溫下將實施例1中歩驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為4.0的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中30分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有 線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗幹 淨，調節烘箱溫度，在135'C下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度30分鐘，最後冷卻到 室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護 膜。
其它製備步驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為115分鐘，刻蝕深度為195. 5 u m。 實施例6
在完成實施例l中的步驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節 質量濃度為33%的甲醛水溶液或質量濃度為20%的戊二醛水溶液的pH為4. 4， 然後在室溫下將實施例1中步驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為4.4的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中35分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有 線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗幹 淨，調節烘箱溫度，在145"C下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度35分鐘，最後冷卻到 室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護 膜。
其它製備步驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為130分鐘，刻蝕深度為221. Oum。實施例7
在完成實施例1中的步驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節
質量濃度為35%的甲醛水溶液或質量濃度為25%的戊二醛水溶液的pH為5. 0， 然後在室溫下將實施例1中步驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為5.0的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有 線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗幹 淨，調節烘箱溫度，在150。C下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度40分鐘，最後冷卻到 室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護 膜。其它製備步驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為126分鐘，刻蝕深度為214. 2 u m。
實施例8
在完成實施例1中的步驟(4)後，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯 乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節 質量濃度為37%的甲醛水溶液或質量濃度為25%的戊二醛水溶液的pH為5. 5， 然後在室溫下將實施例1中步驟(4)得到玻璃基片浸泡在上述pH為5.5的 甲醛水溶液或戊二醛水溶液中40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有 線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗幹 淨，調節烘箱溫度，在155。C下使甲醛或戊二醛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，保持此溫度40分鐘，最後冷卻到 室溫，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護 膜。其它製備步驟與實施例1相同。
其耐受氫氟酸玻璃刻蝕液的時間為124分鐘，刻蝕深度為210. 8 u m。
權利要求
1. 一種對玻璃微流控晶片刻蝕時起保護作用的保護膜的製備方法，該方法包括製作玻璃微流控晶片時的在玻璃基片上鍍鉻犧牲層、塗膠、烘膠、紫外曝光、顯影、去鉻犧牲層、溼法刻蝕、去膠、去鉻犧牲層、高溫封合步驟；其特徵在於在顯影步驟後及在接著進行的去鉻犧牲層步驟之前，用草酸、馬來酸及其酐、乙酸、三氯乙酸、苯磺酸、酒石酸、檸檬酸、消旋蘋果酸所組成的組中的至少一種調節質量濃度為15～37％的甲醛水溶液或質量濃度為2～25％的戊二醛水溶液的pH為2～5.5，然後在室溫下將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在上述pH為2～5.5的甲醛水溶液或戊二醛水溶液中10～40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在100～155℃下使甲醛或戊二醛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，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是在100 155T:下使甲醛或戊 二醛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 的時間為10 45分鐘。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是將烘乾的在含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在pH為2 2. 8的質量濃 度為15% 22%的甲醛水溶液或質量濃度為2% 6%的戊二醛水溶液中10 15 分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質 當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在100 11(TC下使甲醛 或戊二醛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10 15分鐘，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀 結構的保護膜。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是將烘乾的在含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在pH為2.8 3.2的質量 濃度為22% 26%的甲醛水溶液或質量濃度為6% 10%的戊二醛水溶液中15 20分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基 質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在110 12(TC下使甲 醛或戊二醛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15 20分鐘，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀結構的保護膜。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是將烘乾的在含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在PH為3. 2 3. 7的質量 濃度為26% 30%的甲醛水溶液或質量濃度為10% 14%的戊二醛水溶液中20 25分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基 質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在120 13(TC下使甲 醛或戊二醛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20 25分鐘，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網 狀結構的保護膜。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是將烘乾的在含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在PH為3. 7 4的質量濃 度為30% 33%的甲醛水溶液或質量濃度為14% 17%的戊二醛水溶液中25 30分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質 當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在130 135。C下使甲醛 或戊二醛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25 30分鐘，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀 結構的保護膜。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是將烘乾的在含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在pH為4 4. 4的質量濃 度為33% 35。/。的甲醛水溶液或質量濃度為17% 20%的戊二醛水溶液中30 35 分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基質 當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在135 145"C下使甲醛 或戊二醛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30 35分鐘，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網狀 結構的保護膜。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特徵是將烘乾的在含有線性酚醛樹 脂的正性光刻膠表面帶有掩膜圖形的玻璃基片浸泡在pH為4. 4 5. 5的質量 濃度為35% 37%的甲醛水溶液或質量濃度為20% 25%的戊二醛水溶液中35 40分鐘，使甲醛分子或戊二醛分子浸潤到含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠基 質當中；把浸泡好的玻璃基片用蒸餾水衝洗乾淨，然後在145 155。C下使甲 醛或戊二醛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35 45分鐘，使含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠交聯成具有體型成網 狀結構的保護膜。
9. 根據權利要求1、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的方法，其特徵是所述的 玻璃是普通玻璃或石英玻璃。
全文摘要
本發明涉及對玻璃微流控晶片刻蝕時起保護作用的保護膜的製備方法，該方法包括用常規製作玻璃微流控晶片時的在玻璃基片上鍍鉻犧牲層、塗膠、烘膠、紫外曝光、顯影、去鉻犧牲層、溼法刻蝕、去膠、去鉻犧牲層、高溫封合步驟，特徵在於以含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠為基礎，在顯影步驟後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，使甲醛或戊二醛與含有線性酚醛樹脂的正性光刻膠中的線性酚醛樹脂成分發生交聯反應，使光刻膠交聯成具有體型網狀結構的保護膜，從而使光刻膠保護膜延長耐受氫氟酸玻璃刻蝕液腐蝕的時間，增加微流控通道的刻蝕深度。本發明也適用於鍍有其它金屬犧牲層的玻璃基片。
文檔編號B81C1/00GK101544349SQ200910082368
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者海 王, 義 陳 申請人:中國科學院化學研究所