芯片的加工过程

       玻璃-PDMS芯片的制备如图1所示.具体的制备过程为:使用AutoCAD软件绘制芯片图形,用高分辩率激光照排机在照相底片上制得光刻掩膜.利用磁控溅射镀膜机在清洗后的玻璃基片表面镀上铬膜,然后在其表面匀上RZJ-340正性光刻胶.通过前烘、曝光、显影后,将玻璃片浸入铬的刻蚀液中进行刻蚀并通过坚膜以提高光刻胶和牺牲层的附着力,然后将处理后的玻璃片浸入含HF和HNO3的刻蚀液中进行湿法刻蚀.预聚体Sylgard184及固化剂按质量比10B1均匀混合并去除气泡后,于75e下固化即可得到PDMS盖片盖片与基片经空气等离子体处理后迅速贴紧,即制得玻璃-PDMS微流控芯片.

微流控芯片玻璃沟道制备工艺

1.曝光、显影时间对十字沟道图形的影响

       在光刻技术中若曝光时间太短,光反应不完全,使显影时间加长.曝光时间太长则容易在掩膜图形的边缘发生衍射,使图形边缘部分感光,通道边缘不整齐.光刻掩膜和光胶层必须紧密接触,当光掩膜和光胶不能紧密接触时,通道图形边缘部分的光胶也会受到紫外光照而曝光,在显影时就容易脱落.同时显影时间长,会引起胶膜溶胀,影响光胶与基片的粘附力,不同曝光、显影时间得到的十字沟道的CCD照片.

2.后烘的时间和温度对沟道刻蚀效果的影响

       后烘的目的是去除基片表面残留的显影液溶剂,提高曝光后光胶层的硬度,防止光胶层在基片的刻蚀时脱落.后烘温度对HF刻蚀玻璃片时的稳定性至关重要.温度过高时会使光胶变形,使光胶边缘与基片的粘附力减小,HF从光胶与基片的边缘渗入引起钻蚀,使通道变宽,且边缘不平整.另外当温度过低时,光胶与基片的粘附力小,刻蚀时基片也容易发生浮胶.不同后烘时间、温度下得到的沟道CCD照片.

3.牺牲层对沟道刻蚀效果的影响

       牺牲层对沟道刻蚀效果的影响如图4所示.在清洗后的载玻片上,利用磁控溅射镀上Cr膜,作为刻蚀的牺牲层.采用牺牲层后,沟道的刻蚀质量有很大改善.未使用牺牲层的沟道边缘发生坍塌,产生严重的钻蚀现象,沟道的横向刻蚀速率远大于纵向刻蚀速率,沟道的整体质量差.而采用铬膜作为牺牲层后,在室温下,刻蚀50min,铬与玻璃的附着力很好,铬膜也不会出现微洞,沟道的刻蚀质量得到很大改善,沟道的边缘齐整,上宽大于下宽,近似于梯形.为此在芯片的制作过程,均利用牺牲层来提高沟道的刻蚀质量.

作者：程莉莉 余冬冬 邓晓清 王升高 李艳琼 汪建华