本发明专利技术属于微流体装置制作领域，提供了一种以感光干膜为抗腐蚀掩膜制作玻璃微流体装置的方法，该方法的步骤如下：(1)制作光刻掩膜，(2)清洗玻璃基板，(3)制作感光玻璃板，(4)曝光，(5)显影，(6)刻蚀微流体通道，(7)键合微流体装置。本发明专利技术所述方法能够简化玻璃微流体装置的制作过程、提高制作效率，大幅度降低玻璃微流体装置的制作成本，为玻璃微流体装置的批量化生产提供了一种新的途径。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于微流体装置制作领域，提供了一种，该方法的步骤如下：(1)制作光刻掩膜，(2)清洗玻璃基板，(3)制作感光玻璃板，(4)曝光，(5)显影，(6)刻蚀微流体通道，(7)键合微流体装置。本专利技术所述方法能够简化玻璃微流体装置的制作过程、提高制作效率，大幅度降低玻璃微流体装置的制作成本，为玻璃微流体装置的批量化生产提供了一种新的途径。【专利说明】
本专利技术属于微流体装置制作领域，特别涉及一种。
技术介绍
被称为Lab-on-a-chip (LoC)的微流体技术自20世纪90年代问世以来，已逐渐成为微米尺度下最为有效的流体操控手段。由于微流体技术可将多种单元技术在几平方厘米甚至更小的微平台上进行灵活组合与大规模集成，具有实验样品耗量少，耗时短等特点，在生物、化学等领域得到了广泛的研究。但是，目前大多数微流体装置的制作工艺复杂，制作条件苛刻，制作过程中需用昂贵的实验材料及设备，这严重阻碍了微流体技术的发展与应用。 现有技术中，用于制作微流体装置的材料主要有有机聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅和玻璃。以PDMS为基材采用软刻蚀技术制作微流体装置的方法具有通道尺寸控制精度高，可制作出复杂形状通道等特点而被大量使用，但PDMS微流体装置的制作过程复杂，需要昂贵的仪器设备，加之PDMS在高压下易变形，化学稳定性差，表面改性困难，导致PDMS微流体装置的应用受到了一定的限制。硅具有良好的化学惰性和热稳定性，使用光刻和蚀刻的方法可高精度地复制出二维或三维的复杂通道，但硅的价格偏高、不透光、强度低，这些缺点限制了硅材料在微流体系统中的使用。 相比于PDMS和硅，玻璃材料具有良好的电渗特性，优良的光学特性和化学惰性，机械强度高，耐高温，表面易改性，价格低廉，这些特点使得玻璃材料被广泛地用于制作微流体装置。目前制作玻璃微流体装置的方法有玻璃毛细管拼接(见A.Utada，E.Lorenceau, D.Link, P.Kaplan, H.Stone and D.ffeitz, Science, 2005, 308, 537-541.)、载玻片与盖玻片拼接(见 N.N.Deng, Z.J.Meng, R.Xi e，X.J.Ju, C.L.Mou, ff.Wang andL.Y.Chu, Lab on a Chip, 2011，11，3963-3969.)、玻璃的湿法刻蚀(见C.H.Lin, G.B.Lee, Y.H.Lin and G.L.Chang, Journal of micromechanics and microengineering，2001，11，726-732.)等。其中，玻璃毛细管拼接法和载玻片与盖玻片拼接法比较简单，不需要特殊的材料和设备，在常规实验室中即可制作。然而这两种方法都需要娴熟的手工操作技巧，不能精确控制微流体通道的尺寸，装置的制作效率极低，无法进行批量化制作。以湿法刻蚀结合光刻制作微流体装置的方法可对通道形状进行灵活设计，通道尺寸精度较高，对手工操作的依赖性低(见谢海波，傅新，杨华勇，浙江大学学报:工学版，2007, 41，560-563.)，但该方法存在以下不足:(I)湿法刻蚀前必须在基材表面沉积金属层或旋涂光刻胶作为抗腐蚀掩膜，这种抗腐蚀掩膜的制备工艺复杂，耗时长，采用该方法制作一个玻璃微流体装置需要耗时约5?6h ; (2)需要在超净工作环境中采用金属溅射仪、光刻机、旋涂机等昂贵的仪器设备，必须用到液体光刻胶、溅射贵重金属等价格高昂的材料，生产成本十分高昂。目前国内市售的玻璃微流体装置的价格根据微流体通道的复杂情况从数百元到数万元不等，高昂的价格严重地阻碍了微流体技术的大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种，该方法能够简化玻璃微流体装置的制作过程、提高制作效率，大幅度降低玻璃微流体装置的制作成本，为玻璃微流体装置的批量化生产提供了一种新的途径。 本专利技术提供的，步骤如下: (I)制作光刻掩膜 使用绘图软件设计微流体装置的微流体通道图形，用激光照排机将设计好的微流体通道图形打印在透明胶片上形成光刻掩膜； (2)清洗玻璃基板 分别用丙酮、乙醇洗涤玻璃基板后再用去离子水清洗玻璃基板，以去除玻璃基板表面的有机污染物和固体颗粒，然后将清洗后的玻璃基板干燥至其表面无水； (3)制作感光玻璃板 将感光干膜裁剪为步骤(2)所述玻璃基板的形状和尺寸，揭去感光干膜的聚乙烯薄膜并采用湿法贴膜法将感光干膜贴附于玻璃基板上，所述感光干膜中的光致抗蚀剂层与玻璃基板接触，然后使用贴膜机在90?95 °C过塑形成感光玻璃板； ⑷曝光 将步骤(3)所得感光玻璃板置于紫外曝光箱中，所述感光玻璃板贴附有感光干膜的面朝上放置，然后将步骤(I)制作的光刻掩膜覆盖在感光玻璃板的感光干膜上并压紧，所述光刻掩膜打印有碳粉的面朝向感光干膜，继后通过紫外曝光使光刻掩膜上的微流体通道图形转移至感光干膜上，曝光结束后，取下光刻掩膜，将曝光后的感光玻璃板取出，避光放置至少1min以使曝光后的感光干膜中的光聚物完全反应； (5)显影 揭去步骤(4)所得曝光后的感光玻璃板感光干膜上的聚酯薄膜，然后用显影液显影，显影时间为0.5?5min，继后用显微镜观察感光干膜上的微流体通道图形，若图形中的微流体通道内残留有感光干膜或微流体通道的边缘不清晰，则重复前述显影操作，直到图形中的微流体通道内部及微流体通道边缘的感光干膜被完全去除，显影完毕后，干燥去除感光干膜与玻璃基板之间的水； 所述显影液由Na2CO3与去离子水配制而成，显影液中，Na2CO3与去离子水的质量比为 1: (50 ?100)； (6)刻蚀微流体通道 将步骤(5)显影后的贴附有感光干膜的玻璃基板浸没在温度为20?40°C的刻蚀液中刻蚀微流体通道，刻蚀过程中对刻蚀液进行扰动，刻蚀时间不超过所述感光干膜在刻蚀液中的耐受时间，刻蚀结束后将贴附有感光干膜的玻璃基板取出，置于去离子水中洗涤去除玻璃基板上的感光干膜和刻蚀液，即得到刻蚀有微流体通道的玻璃基板； 所述刻蚀液的配制方法如下:将40wt %的NH4F水溶液与40wt %的HF水溶液混合形成缓冲氧化刻蚀液，然后用去离子水稀释缓冲氧化刻蚀液，再向稀释后的缓冲氧化刻蚀液中加入37.5wt %的浓盐酸，混合均匀得到刻蚀液；所述NH4F水溶液与HF水溶液的体积比为(6?7):1，所述去离子水与缓冲氧化刻蚀液的体积比为(I?7):1，所述稀释后的缓冲氧化刻蚀液与浓盐酸的体积比为10: (I?3)； (7)键合微流体装置 将玻璃片覆盖在步骤(6)所得刻蚀有微流体通道的玻璃基板上，使用紫外光固化胶水将所述玻璃片和玻璃基板键合，即形成微流体装置；所述玻璃片与微流体通道的入口和出口相对应处设置有通孔。 上述方法中的步骤(I)中，设计微流体通道图形的绘图软件可以为AutoCAD、CorelDRAW 或 Protel99SE。 上述方法的步骤(2)中，将清洗完毕的玻璃基板在60?150°C干燥至其表面无水。 上述方法的步骤(3)中，将感光干膜贴附于玻璃板上之后使用贴膜机过塑2?4遍，过塑完成后，最好将感光玻璃板冷却至室温再进行下一步操作。本文档来自技高网...
【技术保护点】
以感光干膜为抗腐蚀掩膜制作玻璃微流体装置的方法，其特征在于步骤如下：(1)制作光刻掩膜使用绘图软件设计微流体装置的微流体通道图形，用激光照排机将设计好的微流体通道图形打印在透明胶片上形成光刻掩膜；(2)清洗玻璃基板分别用丙酮、乙醇洗涤玻璃基板后再用去离子水清洗玻璃基板，以去除玻璃基板表面的有机污染物和固体颗粒，然后将清洗后的玻璃基板干燥至其表面无水；(3)制作感光玻璃板将感光干膜裁剪为步骤(2)所述玻璃基板的形状和尺寸，揭去感光干膜的聚乙烯薄膜并采用湿法贴膜法将感光干膜贴附于玻璃基板上，所述感光干膜中的光致抗蚀剂层与玻璃基板接触，然后使用贴膜机在90～95℃过塑形成感光玻璃板；(4)曝光将步骤(3)所得感光玻璃板置于紫外曝光箱中，所述感光玻璃板贴附有感光干膜的面朝上放置，然后将步骤(1)制作的光刻掩膜覆盖在感光玻璃板的感光干膜上并压紧，所述光刻掩膜打印有碳粉的面朝向感光干膜，继后通过紫外曝光使光刻掩膜上的微流体通道图形转移至感光干膜上，曝光结束后，取下光刻掩膜，将曝光后的感光玻璃板取出，避光放置至少10min；(5)显影揭去步骤(4)所得曝光后的感光玻璃板感光干膜上的聚酯薄膜，然后用显影液显影，显影时间为0.5～5min，继后用显微镜观察感光干膜上的微流体通道图形，若图形中的微流体通道内残留有感光干膜或微流体通道的边缘不清晰，则重复前述显影操作，直到图形中的微流体通道内部及微流体通道边缘的感光干膜被完全去除，显影完毕后，干燥去除感光干膜与玻璃基板之间的水；所述显影液由Na2CO3与去离子水配制而成，显影液中，Na2CO3与去离子水的质量比为1:(50～100)；(6)刻蚀微流体通道将步骤(5)显影后的贴附有感光干膜的玻璃基板浸没在温度为20～40℃的刻蚀液中刻蚀微流体通道，刻蚀过程中对刻蚀液进行扰动，刻蚀时间不超过所述感光干膜在刻蚀液中的耐受时间，刻蚀结束后将贴附有感光干膜的玻璃基板取出，置于去离子水中洗涤去除玻璃基板上的感光干膜和刻蚀液，即得到刻蚀有微流体通道的玻璃基板；所述刻蚀液的配制方法如下：将40wt％的NH4F水溶液与40wt％的HF水溶液混合形成缓冲氧化刻蚀液，然后用去离子水稀释缓冲氧化刻蚀液，再向稀释后的缓冲氧化刻蚀液中加入37.5wt％的浓盐酸，混合均匀得到刻蚀液；所述NH4F水溶液与HF水溶液的体积比为(6～7):1，所述去离子水与缓冲氧化刻蚀液的体积比为(1～7):1，所述稀释后的缓冲氧化刻蚀液与浓盐酸的体积比为10:(1～3)；(7)键合微流体装置将玻璃片覆盖在步骤(6)所得刻蚀有微流体通道的玻璃基板上，使用紫外光固化胶水将所述玻璃片和玻璃基板键合，即形成微流体装置；所述玻璃片与微流体通道的入口和出口相对应处设置有通孔。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，褚良银，汪伟，谢锐，巨晓洁，刘壮，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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