芯片的加工過程
玻璃-PDMS芯片的制備如圖1所示.具體的制備過程為:使用AutoCAD軟件繪制芯片圖形,用高分辯率激光照排機在照相底片上制得光刻掩膜.利用磁控濺射鍍膜機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.通過前烘、曝光、顯影后,將玻璃片浸入鉻的刻蝕液中進行刻蝕并通過堅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的刻蝕液中進行濕法刻蝕.預聚體Sylgard184及固化劑按質量比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、顯影時間對十字溝道圖形的影響
在光刻技術中若曝光時間太短,光反應不完全,使顯影時間加長.曝光時間太長則容易在掩膜圖形的邊緣發生衍射,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,當光掩膜和光膠不能緊密接觸時,通道圖形邊緣部分的光膠也會受到紫外光照而曝光,在顯影時就容易脫落.同時顯影時間長,會引起膠膜溶脹,影響光膠與基片的粘附力,不同曝光、顯影時間得到的十字溝道的CCD照片.
2.后烘的時間和溫度對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脫落.后烘溫度對HF刻蝕玻璃片時的穩定性至關重要.溫度過高時會使光膠變形,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.另外當溫度過低時,光膠與基片的粘附力小,刻蝕時基片也容易發生浮膠.不同后烘時間、溫度下得到的溝道CCD照片.
3.犧牲層對溝道刻蝕效果的影響
犧牲層對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,溝道的刻蝕質量有很大改善.未使用犧牲層的溝道邊緣發生坍塌,產生嚴重的鉆蝕現象,溝道的橫向刻蝕速率遠大于縱向刻蝕速率,溝道的整體質量差.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,鉻膜也不會出現微洞,溝道的刻蝕質量得到很大改善,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程,均利用犧牲層來提高溝道的刻蝕質量.
作者:程莉莉 余冬冬 鄧曉清 王升高 李艷瓊 汪建華