專利名稱：用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片的制備方法，屬于生物化學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域中生物芯片制造技術(shù)。
目前，毛細(xì)管電泳技術(shù)在分析領(lǐng)域特別是DNA分析和藥物篩選中占據(jù)著重要的地位。常規(guī)毛細(xì)管電泳技術(shù)與其他分析技術(shù)相比盡管有分析效率高、分析速度快等諸多優(yōu)點，但仍然滿足不了現(xiàn)代大量樣品分析的高速度、高效率和高通量的要求?；诿?xì)管電泳芯片的分析技術(shù)在很大程度上可以滿足這一要求。加拿大Alberta大學(xué)、美國橡樹嶺國家實驗室以及美國Berkeley等先后推出了以Pyrex玻璃上為材料的電泳芯片的制作技術(shù)。其制作方法一般如下在第一片玻璃上打通孔；在第二片玻璃表面濺射或蒸鍍Cr/Au/Cr掩膜層或Cr/Au掩膜層，作為抗HF腐蝕的掩膜層；通過光刻，將微管道網(wǎng)絡(luò)圖形制作在掩膜層上，微管道端部和第一片玻璃的通孔相對應(yīng)；以HF∶HNO3作腐蝕液在玻璃上刻蝕出微管道網(wǎng)絡(luò)；將第一片玻璃和第二片玻璃對準(zhǔn)，使第一片玻璃的通孔和第二片玻璃上微管道網(wǎng)絡(luò)的端部對準(zhǔn)，并熱鍵合。由于其抗腐蝕的掩膜層以Au膜為主，制作成本高，導(dǎo)致電泳芯片的成本較高。
本發(fā)明的目的是提出的一種用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片的制備方法，以微細(xì)加工技術(shù)為基礎(chǔ)，采用OCG825膠作為抗腐蝕的掩膜層，與Au掩膜層相比，制作方法簡單，費用低廉，以600℃～620℃為熱鍵合溫度，縮短鍵合時間，使工藝簡單、成本低；快速、易于批量生產(chǎn)。
本發(fā)明提出的用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片的制備方法，包括如下步驟1、在第一玻璃片上打孔，孔徑在1毫米到2毫米之間。
2、對第二玻璃片表面進(jìn)行拋光處理和清洗，使第二玻璃片表面清潔光滑，然后在玻璃上濺射或蒸鍍Cr膜，使Cr膜的厚度為120nm～145nm，在Cr膜上甩涂光刻膠并預(yù)烘，預(yù)烘時間為20～30分鐘，溫度為100℃～120℃，用刻有微管道網(wǎng)絡(luò)圖形的模板作為掩膜版，對光刻膠曝光并顯影，以去除光刻膠層上對應(yīng)于掩膜版微管道網(wǎng)絡(luò)圖形位置的光刻膠，露出該處的Cr膜層，再后烘，時間為20～30分鐘，溫度為140℃～150℃，用硝酸鈰銨溶液對露出的Cr層進(jìn)行刻蝕，露出該處的玻璃，從而形成微管道網(wǎng)絡(luò)圖形，硝酸鈰銨溶液中硝酸鈰銨的含量小于15％；3、采用HF與HNO3腐蝕液在第二玻璃片上刻蝕出微管道網(wǎng)絡(luò)，HF與HNO3腐蝕液中的HF體積比小于40％，使微管道的深度為5～40μm，寬度為30～120μm，最后將玻璃片放在H2SO4和H2O2的混合液中浸泡，以去除掩膜層，浸泡時間為20～30分鐘；4、使第一玻璃片上的通孔與第二玻璃片上微管道的端部相對準(zhǔn)，然后在600℃～620℃溫度下使兩片玻璃粘接鍵合在一起，熱鍵合時間為1.5～4小時，即得用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片。熱鍵合時間以便兩片玻璃間的牛頓環(huán)消失來控制。
利用本發(fā)明的方法制備的毛細(xì)管電泳芯片，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、由于采用OCG825膠不僅作為抗腐蝕液的掩膜層，同時也是用于光刻的膠層，因此甩膠的完成使抗腐蝕液的掩膜層，和用于光刻的膠層同時完成，簡化了工藝，易于推廣使用。
2、由于采用OCG825膠作為抗腐蝕液的掩膜層，而不是Au作掩膜層，制造成本低，易于大批量生產(chǎn)。
3、工藝流程的化簡，減少了工藝過程中缺陷產(chǎn)生的幾率，提高了制造成品率。
4、采用該制備方法制作的微管道光滑，提高了電泳分離的效果。
5、該制備方法不需要復(fù)雜的工藝設(shè)備，實用方便。


圖1為第一玻璃片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2第二玻璃片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3電泳芯片立體圖。
圖4為實施例1中第一玻璃片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為實施例1中第二玻璃片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為實施例2中第二玻璃片的結(jié)構(gòu)示意圖，下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
圖1至圖6中，1為第一玻璃片，2為第二玻璃片，3、4為第一玻璃片上的通孔，5為注樣管道、6為分離管道，如圖中所示，第一玻璃片的通孔3、4和第二片玻璃的微管道5、6的端部互相對準(zhǔn)。圖1中的通孔直徑為1～2mm，圖2中的微管道的深度為5～40μm，寬度為30～120μm。
下面介紹本發(fā)明的實施例。
實施例11、采用金剛石鉆頭或超聲波在第一片玻璃打通孔，通孔的位置與第二片玻璃微管道端部相對應(yīng)，孔徑在1.4毫米；打孔后的第一片玻璃再進(jìn)行拋光處理，拋光要求為玻璃表面光潔度為3級，平整度1個光圈。
2、對第二片玻璃表面進(jìn)行拋光處理。要求使玻璃表面光潔度不大于3級，平整度不大于半個光圈；玻璃浸泡在H2SO4∶H2O2(體積比為4∶1)混合液中清洗，再用二次去離子水清洗玻璃。在清潔光滑的第二片玻璃表面制作掩膜層在第二片玻璃上濺射或蒸鍍Cr膜，Cr膜厚度為120nm；在Cr膜上甩膠OCG825并預(yù)烘，預(yù)烘時間為20分鐘，溫度為120℃；用刻有微管道網(wǎng)絡(luò)的掩膜版對光刻膠曝光并顯影，去除光刻膠層上對應(yīng)于掩膜版微管道網(wǎng)絡(luò)圖形地方的光刻膠，露出該處Cr層，再后烘，時間為20～30分鐘，溫度為140℃～150℃；用硝酸鈰銨溶液對露出的Cr層進(jìn)行刻蝕，露出該處的玻璃，從而形成微管道網(wǎng)絡(luò)圖形。硝酸鈰銨溶液中硝酸鈰銨的含量為13％。
3、采用HF∶HNO3腐蝕液在第二片玻璃上刻蝕出微管道網(wǎng)絡(luò)，HF∶HNO3腐蝕液中HF體積比為40％，微管道的深度為30μm，寬度為100μm。將第二片玻璃放在H2SO4∶H2O2(體積比為4∶1)的混合液中浸泡，時間為30分鐘，以去除掩膜層。
4、玻璃-玻璃鍵合包括第一片玻璃和第二片玻璃的對準(zhǔn)、光膠和熱鍵合。第一片玻璃和第兩片玻璃的對準(zhǔn)是指將第一片玻璃上的通孔和第二片玻璃微管道端部對準(zhǔn)，將上、下兩片玻璃的光膠實現(xiàn)以兩片玻璃間的牛頓環(huán)消失為準(zhǔn)。上、下兩片玻璃的熱鍵合是指在一定的溫度下使兩片玻璃粘接在一起。熱鍵合溫度控制在620℃，熱鍵合時間為2小時。
實施例2實施例二中第一片玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖和實施例一中第一片玻璃的結(jié)構(gòu)相同，但通孔直徑為1毫米。
圖中2為第二片玻璃，5為注樣管道，6為分離管道，微管道端部和第一片玻璃的通孔相對應(yīng)。管道深10μm，寬80μm。制備方法如下1、采用金剛石鉆頭或超聲波在玻璃上打通孔，通孔的位置與第二片玻璃微管道端部相對應(yīng)，孔徑為1毫米；打孔后的第一片玻璃再進(jìn)行拋光處理，拋光要求為玻璃表面光潔度為3級，平整度半個光圈。
2、對第二片玻璃表面進(jìn)行拋光處理，要求使玻璃表面光潔度不大于3級，平整度不大于半個光圈；玻璃浸泡在H2SO4∶H2O2(體積比為3∶1)混合液中清洗，再用二次去離子水清洗玻璃。在清潔光滑的第二層玻璃表面進(jìn)行掩膜層的制作在玻璃上濺射或蒸鍍Cr膜，Cr膜厚度為145nm；在Cr膜上甩光刻膠OCG825并預(yù)烘，預(yù)烘時間為20分鐘，溫度為120℃；用刻有微管道網(wǎng)絡(luò)的掩膜版對光刻膠曝光并顯影，去除光刻膠層上對應(yīng)于掩膜版微管道網(wǎng)絡(luò)圖形地方的光刻膠，露出該處Cr層，再后烘，時間為30分鐘，溫度為140℃，用硝酸鈰銨溶液對露出的Cr層進(jìn)行刻蝕，露出該處的玻璃，從而形成微管道網(wǎng)絡(luò)圖形。硝酸鈰銨溶液中硝酸鈰銨的含量為13％。
3、采用HF∶HNO3腐蝕液在第二片玻璃上刻蝕出微管道網(wǎng)絡(luò)，HF∶HNO3腐蝕液中HF體積比為20％，微管道的深度為10μm，寬度為80μm；將第二片玻璃放在H2SO4∶H2O2(體積比為3∶1)的混合液中浸泡，去除時間為20分鐘，以去除掩膜層。
4、玻璃-玻璃鍵合包括第一片玻璃和第兩片玻璃的對準(zhǔn)、光膠和熱鍵合。第一片玻璃和第兩片玻璃的對準(zhǔn)是指將第一片玻璃上的通孔和第二片玻璃微管道端部對準(zhǔn)，將上、下兩片玻璃的光膠實現(xiàn)以兩片玻璃間的牛頓環(huán)消失為準(zhǔn)。上、下兩片玻璃的熱鍵合是指在一定的溫度下使兩片玻璃粘接在一起。熱鍵合溫度控制在600℃，熱鍵合時間在4小時。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)在第一玻璃片上打孔，孔徑在1毫米到2毫米之間；(2)對第二玻璃片表面進(jìn)行拋光處理和清洗，使第二玻璃片表面清潔光滑，然后在玻璃上濺射或蒸鍍Cr膜，使Cr膜的厚度為120nm～145nm，在Cr膜上甩涂光刻膠并預(yù)烘，預(yù)烘時間為20～30分鐘，溫度為100℃～120℃，用刻有微管道網(wǎng)絡(luò)圖形的模板作為掩膜版，對光刻膠曝光并顯影，以去除光刻膠層上對應(yīng)于掩膜版微管道網(wǎng)絡(luò)圖形位置的光刻膠，露出該處的Cr膜層，再后烘，時間為20～30分鐘，溫度為140℃～150℃，用硝酸鈰銨溶液對露出的Cr層進(jìn)行刻蝕，露出該處的玻璃，從而形成微管道網(wǎng)絡(luò)圖形，硝酸鈰銨溶液中硝酸鈰銨的含量小于15％；(3)采用HF與HNO3腐蝕液在第二玻璃片上刻蝕出微管道網(wǎng)絡(luò)，HF與HNO3腐蝕液中的HF體積比小于40％，使微管道的深度為5～40μm，寬度為30～120μm，最后將玻璃片放在H2SO4和H2O2的混合液中浸泡，以去除掩膜層，浸泡時間為20～30分鐘；(4)使第一玻璃片上的通孔與第二玻璃片上微管道的端部相對準(zhǔn)，然后在600℃～620℃溫度下使兩片玻璃粘接鍵合在一起，熱鍵合時間為1.5～4小時，即得用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)分析的毛細(xì)管電泳芯片的制備方法,首先在第一玻璃片上打孔,然后在第二玻璃片上鍍Cr膜,甩涂光刻膠,用刻有微管道圖形的模板作為掩膜版,對光刻膠曝光并顯影,露出該處的Cr膜層,再刻蝕,形成微管道圖形,最后用腐蝕液在第二玻璃片上刻蝕出微管道網(wǎng)絡(luò),使上、下玻璃片的通孔、端部相對準(zhǔn),在高溫度下使兩片玻璃鍵合。本發(fā)明的方法,制造成本低,易于大批量生產(chǎn),工藝流程的簡單,提高了制造成品率。
文檔編號G01N27/447GK1320818SQ0111536
公開日2001年11月7日 申請日期2001年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月23日
發(fā)明者周兆英, 湯揚華, 葉雄英, 馮焱潁 申請人:清華大學(xué)