普通實(shí)驗(yàn)室玻璃芯片的簡(jiǎn)易加工技術(shù)
以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征的微流控芯片是當(dāng)前十分活躍的研究領(lǐng)域。玻璃有優(yōu)良的光學(xué)和電滲等性質(zhì),已廣泛用于制作微流控芯片。玻璃微流控芯片的加工技術(shù)由掩膜制作、光刻曝光、顯影、除鉻、刻蝕、芯片切割與鉆孔和熱鍵合等步驟組成。
一、掩膜制作
利用corelDRAW軟件繪制掩膜圖形,采用高分辨率的激光照排機(jī),在PET膠片上制得光刻掩膜。
注意在裁剪掩膜和轉(zhuǎn)移過(guò)程中,不要用尖銳硬物摩擦掩膜亞光面,以免磨損掩膜造成漏光,影響光刻效果。不可用手指直接觸摸掩膜的圖形區(qū)域。掩膜一般用塑料薄膜或自封袋保存。
二、光刻曝光
(1)、開(kāi)啟光刻機(jī),預(yù)熱15min。
(2)、從暗盒取出鉻板,觀察表面有無(wú)水霧或灰塵顆粒,若有,用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)檔或洗耳球吹凈。
(3)、將掩膜對(duì)準(zhǔn)鉻板,使掩膜亞光面與鉻板光膠層貼緊并用鐵夾固定(鐵夾不能遮住通道圖形)。有條件的情況下,可在掩膜上方再覆蓋同樣大小的石英片后,用鐵夾固定。
三、顯影
(1)、曝光后,將鉻板光膠面朝上,放入0.5%NaOH中顯影,輕輕晃動(dòng),幾秒后即可見(jiàn)掩膜中的圖案,顯影40s以完全去除已曝光部分的光膠。
(2)、用塑料鑷子取出鉻板,注意不要碰到圖案區(qū)。在水流下沖洗1min,定影。
(3)、用吹風(fēng)機(jī)吹干水分后,把鉻板光膠層朝上放入烘箱中,110℃下烘15min,固化剩余光膠。
四、除鉻
取出鉻板,放置冷卻。待冷卻至溫室后將其光膠面朝上,放入去鉻液中,輕輕晃動(dòng)40s,除去裸露的鉻層后,取出用自來(lái)水沖洗,吹風(fēng)機(jī)吹干,即得到有透明通道圖形的玻璃基片。
去鉻液:將25g硝酸鈰銨和6.45mL高氯酸(70%)溶于110mL的蒸餾水中。
五、刻蝕
(1)、在基片背面以及邊緣貼上膠帶紙作為保護(hù)層。若觀察到除通道外有漏光點(diǎn)(鉻層被磨損),也可用膠帶紙保護(hù)。
(2)、將刻蝕液倒入有蓋的小塑料盒內(nèi),放入40℃恒溫水浴振蕩器中,預(yù)熱5min后?;ǖ烂娉?,侵入塑料盒內(nèi)的刻蝕液(1:0.5:0.5mol/LHF/NH4F/HNO3)中,在緩慢搖動(dòng)條件下進(jìn)行刻蝕。通過(guò)控制刻蝕時(shí)間以控制通道的深度。在上述條件下,通??涛g速度約為1μm/min。
(3)、基片用自來(lái)水沖洗后除去膠帶紙。
六、芯片切割與鉆孔
(1)、依芯片大小用玻璃刀切割(注意:切割時(shí)通道面朝下)。用細(xì)砂紙輕輕打磨切割面的邊緣,去除玻璃尖刺和碎屑。
(2)、在基片上通道的進(jìn)出口處,用直柄麻花鉆打孔。
七、熱鍵合
(1)、清洗基片和蓋片
(2)、烘干
(3)、高溫鍵合,540—550℃高溫封接。
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