一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，包括步驟：1)提供一表面具有微通道和儲液池的基底，生長第一自組裝單層膜；2)提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除；3)在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜。4)重復(fù)步驟2)，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜；5)繼續(xù)重復(fù)上述去除和生長步驟，實現(xiàn)多重自組裝單層膜在圓片級基底表面的集成生長。該方法可應(yīng)用于多功能微流控芯片的批量制造，且材料制備簡單成熟，易于操作，單次操作成本低廉，具有較強的推廣及應(yīng)用價值。
【專利說明】—種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納芯片加工制造領(lǐng)域，涉及一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，特別是涉及一種多重自組裝單層膜批量化集成制造的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片，又稱微全分析系統(tǒng)，因其具有低能耗、低樣本消耗和芯片尺寸小等優(yōu)勢，在生化分析領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的研究潛力。在基于微流控芯片的生化分析中，微流體的混合、分離、反應(yīng)等是芯片所要具備的基本功能。傳統(tǒng)的微流控芯片一般是通過在芯片通道中刻蝕出復(fù)雜的三維微結(jié)構(gòu)(IEEE MEMS2011，184-187)來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。這類技術(shù)需要昂貴的工藝成本和冗長的芯片制作時間。近期，通過在微通道表面修飾圖案化自組裝單層膜(self-assembled monolayers, SAMs)對流體在不同位置形成差異化的流阻以實現(xiàn)對微流體的控制成為了一個新的研究熱點(Lab on a Chip, 2011，11，2030-2034)。但此類的研究多采用液相法(即向芯片通道內(nèi)部注入含有SAM前驅(qū)體的甲苯或乙醇等有機生長溶液)生長SAMs，其在微通道表面修飾的SAMs厚度和密度的一致性難以保證。此外，SAMs極易在某些微區(qū)域發(fā)生團聚，如果在細小的微通道中，甚至?xí)l(fā)生堆疊甚至堵塞，從而影響芯片的成品率。綜上，液相法生長SAMs，不僅耗時長(反應(yīng)時間通常在10小時以上)，可控性差(精度低)，而且也難以實現(xiàn)微芯片的圓片級批量化制造。
[0003]本發(fā)明提出一種仿IC (集成電路)的批量化多重自組裝單層膜制備工藝，以硬掩膜替代傳統(tǒng)的石英掩膜，通過深紫外光局域性去除自組裝單層膜，并同時在該區(qū)域生成新的活性位點(硅羥基)以生長另一種自組裝單層膜。多次重復(fù)以上步驟，即可實現(xiàn)多種自組裝單層膜的批量化集成制造。
[0004] 申請人:的研究發(fā)現(xiàn)，紫外光雖然可以透過石英基材，但以傳統(tǒng)的石英類掩膜版局域化去除SAMs具有時間長的劣勢(單次去除時間往往長達十幾個小時)，而采用具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜則僅需要半小時。此外，考慮到后一步需要生長的SAM在其生長過程中，有可能會覆蓋到前一次生長SAM的表面，從而改變前一次生長SAM的表面特性。對此， 申請人:提出了按照表面能由低到高的次序逐次生長自組裝單層膜的方法。利用自發(fā)吸附過程中表面能量只能降低的特性，有效屏蔽了后一步需要生長的SAM沉積過程中對已沉積自組裝單層膜的影響，使新自組裝單層膜自動生長在我們規(guī)定的區(qū)域。由于本發(fā)明采用了仿IC的工藝方法，因此不僅可以實現(xiàn)批量化制造，還可以使納米制造工藝與傳統(tǒng)的微加工工藝相兼容，這讓新型生化分析芯片的批量化制造成為可能，對推動該研究領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化有著積極的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中微通道表面修飾的自組裝單層膜厚度和密度的一致性差，并且生長耗時長、可控性差、難以實現(xiàn)批量化制造等問題。[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，所述制造方法至少包括:
[0007]I)提供一表面具有微通道和儲液池的基底，在所述微通道和儲液池中生長第一自組裝單層膜；
[0008]2)提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，與所述基底對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除；
[0009]3)在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜；
[0010]4)重復(fù)步驟2)，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜；
[0011]5)繼續(xù)重復(fù)上述去除和生長步驟，實現(xiàn)多重自組裝單層膜在圓片級基底表面的集成生長。
[0012]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟I)中采用光刻和濕法腐蝕的方法在所述基底上形成微通道和儲液池。
[0013]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟I)中生長第一自組裝單層膜之前還包括:首先，在基底表面除微通道和儲液池外的位置沉積保護層；然后，對所述基底進行等離子體或紫外光清洗。
[0014]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述保護層為鉻/金材料。
[0015]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述自組裝單層膜以與基底形成共價鍵的方式附著在基底表面。
[0016]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述自組裝單層膜通過硅烷偶聯(lián)劑生長在所述基底上。
[0017]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述基底為硅片或玻璃片。
[0018]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述多重自組裝單層膜按表面能由低到高的順序依次生長。
[0019]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，采用分子氣相沉積的方法生長形成多重自組裝單層膜，生長的多重自組裝單層膜的厚度在5nm以下。
[0020]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟2)中紫外輻照的光源波長小于400nm，輻照過程在密閉腔體中進行，并向腔體中通入氧氣，腔體溫度為80?120°C，輻照20?40分鐘。
[0021]作為本發(fā)明表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的一種優(yōu)化方案，所述步驟5)之后還依次包括步驟:去除保護層；劃片；將所述基底與一蓋板鍵合；在對應(yīng)所述儲液池的蓋板上打孔。
[0022]如上所述，本發(fā)明的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，包括步驟:1)提供一表面具有微通道和儲液池的基底，在所述微通道和儲液池中生長第一自組裝單層膜；2)提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，與所述基底對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除；3)在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜。4)重復(fù)步驟2)，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜；5)繼續(xù)重復(fù)上述去除和生長步驟，實現(xiàn)多重自組裝單層膜在圓片級基底表面的集成生長。本發(fā)明提供的方法可應(yīng)用于多功能微流控芯片的批量制造，且材料制備簡單成熟，易于操作，單次操作成本低廉，具有較強的推廣及應(yīng)用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法的工藝流程圖。
[0024]圖2a~IOb為本發(fā)明實施例一中微流控芯片的制造流程的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖11為本發(fā)明實施例一中完成對準(zhǔn)操作的硅圓片和硬掩膜示意圖。
[0026]圖12為實施例一制備的導(dǎo)流芯片利用微通道中不同分支中自組裝單層膜對流體毛細張力的差異實現(xiàn)了定向?qū)Я鳌?br>
[0027]圖13a實施例二制備的混合芯片利用微通道中不同自組裝單層膜對流體的阻力不同實現(xiàn)納米擾流。
[0028]圖13b為圖13a中位置I的局部放大示意圖。
[0029]元件標(biāo)號說明
[0030]SI ~S5步驟
[0031]I基底
[0032]11微通道
[0033]12儲液池
[0034]2保護層
[0035]3硬掩膜
[0036]31鏤空結(jié)構(gòu)
[0037]4第一自組裝單層膜
[0038]5第二自組裝單層膜
[0039]6第三自組裝單層膜
[0040]7蓋板
【具體實施方式】
[0041]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0042]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0043]實施例一
[0044]本發(fā)明提供一種表面功能化微流控芯片的圓片級制造方法，如圖1所示，所述制造方法至少包括以下步驟:
[0045]SI，提供一表面具有微通道和儲液池的基底，在所述微通道和儲液池中生長第一自組裝單層膜；
[0046]S2，提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，與所述基底對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除；
[0047]S3，在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜；
[0048]S4，重復(fù)步驟S2，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜；
[0049]S5，繼續(xù)重復(fù)上述去除和生長步驟，實現(xiàn)多重自組裝單層膜(SAMs)在圓片級基底表面的集成生長。
[0050]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明提供的表面功能化微流控芯片的圓片級制造方法作詳細的介紹。
[0051]本實施例中，以實現(xiàn)正十六烷(油)定向流動的圓片級毛細導(dǎo)流芯片的制造方法為例進行說明。
[0052]首先執(zhí)行步驟SI，提供一表面具有微通道和儲液池的基底，在所述微通道和儲液池中生長第一自組裝單層膜。
[0053]如圖2a和2b所示，圖2a是表面具有微通道11和儲液池12的基底I的俯視圖，圖2b為沿圖2a中AA’虛線方向的剖視圖。具體地，以光刻和濕法腐蝕在基底I表面刻蝕出微通道11及儲液池12，微通道11寬300微米，深50微米，儲液池12直徑3毫米，深50微米。
[0054]所述基底I可以是硅片或玻璃片。本實施例中，所述基底I選擇為硅片。
[0055]為了避免后續(xù)生長的自組裝單層膜生長至微通道11及儲液池12以外的位置，本步驟中需要在基底I表面除微通道11和儲液池12外的位置沉積保護層2。圖3a是基底I表面沉積有保護層2的俯視圖，圖3b為沿圖3a虛線方向的剖視圖。具體地，所述保護層2為金屬，例如，先在整個硅片表面沉積金屬鉻/金材料作為保護層2，之后采用光刻去除微通道11及儲液池12表面的金屬鉻/金材料。其中，鉻材料厚度為30nm，金材料層60nm。
[0056]在進行自組裝單層膜生長之前還需要對所述基底I進行清洗，例如，可以采用等離子體清洗或者紫外光清洗，使基底材料表面形成可進行化學(xué)功能化修飾的活性基團(如硅羥基S1-OH)。本實施例中，采用紫外光源進行輻照30分鐘來達到清洗的目的。
[0057]為了方便描述，按照生長的先后順序，將自組裝單層膜命名為第一自組裝單層膜、第二自組裝單層膜、第三自組裝單層膜等等。
[0058]對基底I進行清洗之后，在所述微通道11和儲液池12中生長第一自組裝單層膜4，如圖4a為在所述微通道11和儲液池12中生長第一自組裝單層膜4俯視圖；圖4b為圖4a的剖視圖(為了圖示清晰，后續(xù)圖示中都不標(biāo)示沿AA’的虛線方向)?？梢圆捎梅肿託庀喑练e系統(tǒng)(MVD)生長第一自組裝單層膜4，以使生成的自組裝單層膜更加均勻，所述第一自組裝單層膜4以FAS-17為例。生長第一自組裝單層膜4具體過程為:
[0059]1-1)將娃圓片送入分子氣相沉積系統(tǒng)(型號為MVD100E System,美國AppliedMicrostructures, Inc.公司出品)反應(yīng)腔內(nèi)，抽真空至腔體壓力低于0.05Torr ;
[0060]1-2)將流量為5000sccm(sccm是指標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘)的氮氣通入腔體吹掃10次，去除硅片表面在非真空環(huán)境下吸附的塵埃顆粒；
[0061]1-3)通入氧等離子體清洗5分鐘，射頻功率200瓦,氧氣流量300sccm ；
[0062]1-4)將氮氣通入腔體內(nèi)吹掃10次，去除殘余的等離子體；
[0063]1-5)通入0.5ΤΟ1?自組裝單層膜前驅(qū)體FAS-17 (十七氟癸基三甲氧基硅烷，化學(xué)式C13H13F17O3Si, CAS號:83048-65-1，氣態(tài))，間隔2秒，重復(fù)操作4次，之后，靜置10~15分鐘；
[0064]1-6)開啟閥門，抽出未完全反應(yīng)的前驅(qū)體分子后通入氮氣吹掃10次；
[0065]1-7)將腔體溫度升至80°C，靜置I小時，即可得到第一自組裝單層膜FAS-17修飾的硅片。
[0066]本發(fā)明所述自組裝單層膜與硅片結(jié)合的原理在于:所述自組裝單層膜前驅(qū)體分子(硅烷偶聯(lián)劑)一端(如S1-O-CH3硅甲氧基等)極易與水分子發(fā)生反應(yīng)而生成硅羥基(S1-OH)，進而可以與硅片表面的硅羥基發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，從而使前驅(qū)體分子與硅片表面形成(S1-O-Si)的共價鍵結(jié)合。
[0067]接著執(zhí)行步驟S2，提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，采用顯微鏡將硬掩膜與所述硅襯底對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除。
[0068]如圖5a為所述第一自組裝單層膜4的局部區(qū)域被去除后的俯視圖；圖5b為圖5a的剖視圖。
[0069]具體過程為:在顯微鏡下將生長有FAS-17的基底I與硬掩膜3對準(zhǔn)，對準(zhǔn)后的基底I與硬掩膜3如圖11所示，再將基底I與硬掩膜3 —起置于具有紫外光源(光源波長:185納米~254納米)的密閉腔體中，向該密閉腔體中通入氧氣，使氧氣充滿整個腔體。再升高腔體溫度至100°C，并開啟紫外光源，輻照30分鐘，從而在局部區(qū)域去除FAS-17第一自組裝單層膜4。
[0070]需要說明的是，所述硬掩膜3優(yōu)選為硅片，通過光刻及干法/濕法刻蝕在硅片的特定區(qū)域腐蝕出鏤空結(jié)構(gòu)31。
[0071]本發(fā)明所述自組裝單層膜從基底硅片表面去除的原理在于:當(dāng)紫外光輻照時，構(gòu)成自組裝單層膜的分子處于激發(fā)態(tài)，在臭氧的氧化作用下分解，同時紫外光輻照后可以在硅片表面重新形成活化的硅羥基基團，以便于后續(xù)在其表面沉積另一自組裝單層膜。
[0072]然后執(zhí)行步驟S3，在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜，如圖6a為在所述第一自組裝單層膜4的局部去除區(qū)域生長第二自組裝單層膜5的俯視圖；圖6b為圖6a的剖視圖。
[0073]生長的第二自組裝單層膜5的表面能大于第一自組裝單層膜4的表面能，例如，第二自組裝單層膜5為表面能比FAS-17高的OTS (正辛基三氯硅烷，化學(xué)式C8H17SiCl3, CAS號:5283-66-9)自組裝單層膜。OTS的生長在分子氣相沉積系統(tǒng)中進行，其過程與步驟SI中生長第一自組裝單層膜FAS-17類似，在此不再一一贅述。
[0074]再執(zhí)行步驟S4，重復(fù)步驟S2，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜。
[0075]如圖7a為所述第一自組裝單層膜4的另一局部區(qū)域被去除后的俯視圖；圖7b為圖7a的剖視圖。[0076]圖8a為在圖7a的去除區(qū)域生長第三自組裝單層膜6的俯視圖；圖Sb為圖8a的首1J視圖。
[0077]生長的第三自組裝單層膜6的表面能大于第二自組裝單層膜5的表面能，例如，第三自組裝單層膜6為表面能比FAS-17和OTS都高的、且具有親水親油性質(zhì)的PEG{2-[甲氧基(聚氧乙烯)丙基]三甲氧基硅燒，化學(xué)式CH3O(C2H4O)6_9(CH2)3Si (OCH3)3, CAS號:65994-07-2}，以利于水、油進樣。
[0078]局部去除所述第一自組裝單層膜4的另一局部區(qū)域的方法與步驟S2中的去除方法類似，在此不再重述。
[0079]PEG的生長在分子氣相沉積系統(tǒng)中進行，其過程與步驟SI中生長第一自組裝單層膜FAS-17和步驟S3中生長第二自組裝單層膜OTS類似，在此不再一一贅述。
[0080]根據(jù)需要可以執(zhí)行所述步驟S5，本實施例中，只需要制備三種自組裝單層膜，因此生長自組單層膜的步驟執(zhí)行到步驟S4為止，實現(xiàn)三重自組裝單層膜的圓片級制造。
[0081]之后將生長有三重自組裝單層膜的圓片級硅片上的金屬保護層2去除(如圖9a和％所示)，然后劃片，再與預(yù)先制備的PDMS (聚二甲基硅氧烷，化學(xué)式(C2H6OSi) n，道康寧公司出品)蓋板7鍵合，在儲液池位置打孔，即可完成芯片制作。蓋板7鍵合后的結(jié)構(gòu)如俯視圖圖1Oa和剖視圖1Ob所示。
[0082]還需要說明的是，生長的第一自組裝單層膜4、第二自組裝單層膜5和第三自組裝單層膜6的表面能依次增大，以避免的后生長的自組裝單層膜覆蓋前面生長的自組裝單層膜。
[0083]該芯片可以實現(xiàn)正十六烷(油)的定向流動。如附圖12所示，當(dāng)用注射泵將正十六烷注入微通道11后，該實施例中左端的三叉口出現(xiàn)了定向?qū)Я鳜F(xiàn)象，由于在左支路預(yù)先生長了親油的OTS自組裝單層膜，在下支路生長了疏油的FAS-17自組裝單層膜，因此在毛細力的作用下，正十六烷自動流向親油支通道。
[0084]實施例二
[0085]本實施例中，芯片的制作與實施例一中的芯片制造方法相同，其區(qū)別在微通道的形狀和自組裝單層膜生長的位置不同，用以實現(xiàn)納米擾流，其步驟如下:
[0086](I)以光刻和濕法腐蝕在硅片表面刻蝕出微通道及儲液池，微通道寬300微米，深50微米，儲液池直徑3毫米，深50微米；
[0087](2)沉積鉻/金(厚度:30納米/60納米)，并光刻去除微通道及儲液池表面的金屬；
[0088](3)將硅片置于紫外光源下輻照30分鐘后放入分子氣相沉積系統(tǒng)，抽真空，并按照分子氣相沉積系統(tǒng)生長SAM的步驟，在微通道表面生長厚度在5nm以下的FAS-17自組裝
單層膜；
[0089](4)在顯微鏡下與硬掩膜對準(zhǔn)后，一起置于具有紫外光源(光源波長:185納米?254納米)的密閉腔體中，向該密閉腔體中通入氧氣。升高腔體溫度至100°C，并開啟紫外光源，輻照30分鐘，從而在局部區(qū)域(位置I)去除FAS-17自組裝單層膜；
[0090](5) 30分鐘后放入分子氣相沉積系統(tǒng),抽真空，并按照分子氣相沉積系統(tǒng)生長SAM的步驟，在微通道表面生長表面能比FAS-17高的OTS自組裝單層膜；
[0091](6)同步驟4，在另一局部區(qū)域(位置2)去除FAS-17;[0092](7)同步驟5，在位置2生長實現(xiàn)油水分離的第三種自組裝單層膜；
[0093](8)將生長有三重自組裝單層膜的圓片級硅片劃片，再與預(yù)先制備的PDMS(聚二甲基硅氧烷，化學(xué)式(C2H6OSi)n,道康寧公司出品)蓋板鍵合，在儲液池位置打孔，即可完成芯片制作，其結(jié)構(gòu)如圖13a所示；圖13b所示放大圖為微通道彎折部分中生長的是間隔排列的 FAS-17 和 OTS。
[0094]若微通道中沒有生長自組裝膜，則在微通道中，由于微流體雷諾數(shù)普遍較小，因此均呈現(xiàn)層流狀態(tài)，即在微通道中流阻處處相同的情況下，流體在各個位置速度相同，沒有橫向速度分量，在這種情況下芯片難以實現(xiàn)兩種液體混合的功能。所以我們在微通道位置I中生長了兩種間隔排列的親油和疏油(0TS和FAS-17)的斜條紋形狀的自組裝單層膜，如附圖13b所示，由于油在親油納米表面所受的粘滯阻力大于疏油表面，因此斜條紋納米圖案所產(chǎn)生的差異化的流阻使油在橫向上也出現(xiàn)了速度分量，從而導(dǎo)致油在低雷諾數(shù)下也能呈現(xiàn)不穩(wěn)定的湍流形態(tài)。當(dāng)我們將油水同時送入芯片后，在混合區(qū)可以實現(xiàn)兩種不同流體的混合。在實現(xiàn)油水混合之后，再通過位置2生長的的自組裝單層膜實現(xiàn)的油水的分離。
[0095]再需要說明的是，以上兩個實施例中生長的都是三重自組裝單層膜，當(dāng)然，根據(jù)具體功能的需要，還可以生長兩種或三種以上不同的自組裝單層膜，在此不一一列舉。
[0096]綜上所述，本發(fā)明提供一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，所述制造方法至少包括:1)提供一表面具有微通道和儲液池的基底，在所述微通道和儲液池中生長第一自組裝單層膜；2)提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，與所述硅襯底對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除；3)在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜。4)重復(fù)步驟
2)，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜；5)繼續(xù)重復(fù)上述去除和生長步驟，實現(xiàn)多重自組裝單層膜在圓片級基底表面的集成生長。本發(fā)明提供的方法可應(yīng)用于多功能微流控芯片的批量制造，且材料制備簡單成熟，易于操作，單次操作成本低廉，具有較強的推廣及應(yīng)用價值。
[0097]所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0098]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括步驟: 1)提供一表面具有微通道和儲液池的基底，在所述微通道和儲液池中生長第一自組裝單層膜； 2)提供一具有鏤空結(jié)構(gòu)的硬掩膜，與所述基底對準(zhǔn)后，利用紫外光穿過鏤空結(jié)構(gòu)輻照至第一自組裝單層膜的局部區(qū)域，使所述第一自組裝單層膜的局部區(qū)域被氧化去除； 3)在去除第一自組裝單層膜的區(qū)域生長第二自組裝單層膜； 4)重復(fù)步驟2)，局部去除所述第一自組裝單層膜的另一局部區(qū)域，并在這一區(qū)域生長第三自組裝單層膜； 5)繼續(xù)重復(fù)上述去除和生長步驟，實現(xiàn)多重自組裝單層膜在圓片級基底表面的集成生長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述步驟I)中采用光刻和濕法腐蝕的方法在所述基底上形成微通道和儲液池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述步驟I)中生長第一自組裝單層膜之前還包括:首先，在基底表面除微通道和儲液池外的位置沉積保護層；然后，對所述基底進行等離子體或紫外光清洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述保護層為鉻/金材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述自組裝單層膜以與基底形成共價鍵的方式附著在基底表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述自組裝單層膜通過硅烷偶聯(lián)劑生長在所述基底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述基底為硅片或玻璃片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述多重自組裝單層膜按表面能由低到高的順序依次生長。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:采用分子氣相沉積的方法生長形成多重自組裝單層膜，生長的多重自組裝單層膜的厚度在5nm以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述步驟2)中紫外輻照的光源波長小于400nm，輻照過程在密閉腔體中進行，并向腔體中通入氧氣，腔體溫度為80?120°C，輻照20?40分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面多功能化微流控芯片的圓片級制造方法，其特征在于:所述步驟5)之后還依次包括步驟:去除保護層；劃片；將所述基底與一蓋板鍵合；在對應(yīng)所述儲液池的蓋板上打孔。
【文檔編號】B81C1/00GK103991841SQ201410250429
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】李昕欣, 陳傳釗, 許鵬程 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所