芯片的加工過(guò)程
玻璃-PDMS芯片的制備如圖1所示.具體的制備過(guò)程為:使用AutoCAD軟件繪制芯片圖形,用高分辯率激光照排機(jī)在照相底片上制得光刻掩膜.利用磁控濺射鍍膜機(jī)在清洗后的玻璃基片表面鍍上鉻膜,然后在其表面勻上RZJ-340正性光刻膠.通過(guò)前烘、曝光、顯影后,將玻璃片浸入鉻的刻蝕液中進(jìn)行刻蝕并通過(guò)堅(jiān)膜以提高光刻膠和犧牲層的附著力,然后將處理后的玻璃片浸入含HF和HNO3的刻蝕液中進(jìn)行濕法刻蝕.預(yù)聚體Sylgard184及固化劑按質(zhì)量比10B1均勻混合并去除氣泡后,于75e下固化即可得到PDMS蓋片蓋片與基片經(jīng)空氣等離子體處理后迅速貼緊,即制得玻璃-PDMS微流控芯片.
微流控芯片玻璃溝道制備工藝
1.曝光、顯影時(shí)間對(duì)十字溝道圖形的影響
在光刻技術(shù)中若曝光時(shí)間太短,光反應(yīng)不完全,使顯影時(shí)間加長(zhǎng).曝光時(shí)間太長(zhǎng)則容易在掩膜圖形的邊緣發(fā)生衍射,使圖形邊緣部分感光,通道邊緣不整齊.光刻掩膜和光膠層必須緊密接觸,當(dāng)光掩膜和光膠不能緊密接觸時(shí),通道圖形邊緣部分的光膠也會(huì)受到紫外光照而曝光,在顯影時(shí)就容易脫落.同時(shí)顯影時(shí)間長(zhǎng),會(huì)引起膠膜溶脹,影響光膠與基片的粘附力,不同曝光、顯影時(shí)間得到的十字溝道的CCD照片.
2.后烘的時(shí)間和溫度對(duì)溝道刻蝕效果的影響
后烘的目的是去除基片表面殘留的顯影液溶劑,提高曝光后光膠層的硬度,防止光膠層在基片的刻蝕時(shí)脫落.后烘溫度對(duì)HF刻蝕玻璃片時(shí)的穩(wěn)定性至關(guān)重要.溫度過(guò)高時(shí)會(huì)使光膠變形,使光膠邊緣與基片的粘附力減小,HF從光膠與基片的邊緣滲入引起鉆蝕,使通道變寬,且邊緣不平整.另外當(dāng)溫度過(guò)低時(shí),光膠與基片的粘附力小,刻蝕時(shí)基片也容易發(fā)生浮膠.不同后烘時(shí)間、溫度下得到的溝道CCD照片.
3.犧牲層對(duì)溝道刻蝕效果的影響
犧牲層對(duì)溝道刻蝕效果的影響如圖4所示.在清洗后的載玻片上,利用磁控濺射鍍上Cr膜,作為刻蝕的犧牲層.采用犧牲層后,溝道的刻蝕質(zhì)量有很大改善.未使用犧牲層的溝道邊緣發(fā)生坍塌,產(chǎn)生嚴(yán)重的鉆蝕現(xiàn)象,溝道的橫向刻蝕速率遠(yuǎn)大于縱向刻蝕速率,溝道的整體質(zhì)量差.而采用鉻膜作為犧牲層后,在室溫下,刻蝕50min,鉻與玻璃的附著力很好,鉻膜也不會(huì)出現(xiàn)微洞,溝道的刻蝕質(zhì)量得到很大改善,溝道的邊緣齊整,上寬大于下寬,近似于梯形.為此在芯片的制作過(guò)程,均利用犧牲層來(lái)提高溝道的刻蝕質(zhì)量.
作者：程莉莉 余冬冬 鄧曉清 王升高 李艷瓊 汪建華