微流控芯片模板是如何加工的
第一步需要使用陰性光刻膠(SU-8 2025)加工模具以得到所需微流控芯片模板的微結(jié)構(gòu),具體操過程如下:
(1)前期準備:首先仔細清洗 4 個規(guī)格為 125 mm 的玻璃平皿,烘干備用,將掩膜裁剪至合適大小備用。
(2)配置 Piranha 溶液(現(xiàn)用現(xiàn)配):首先將濃硫酸(98%)傾斜旋轉(zhuǎn)倒入干燥好的平皿中,隨后倒入 H2O2(30%),二者的體積比約為 3:1,通過晃動平皿使其充分混合。
(3)處理硅片:先將硅片浸泡在剛配置好的 Piranha 溶液中,并在浸泡過程中不斷晃動平皿持續(xù) 15 min。與此同時,將電熱板打開進行預熱,溫度梯度設(shè)置為 65 ℃和95 ℃。
(4)硅片清洗:硅片清洗分為 4 步。
首先用超純水進行清洗,用鑷子輕夾起硅片,用大量超純水進行沖刷以去除表面殘留的 Piranha 溶液。之后使用無水乙醇進行清洗。將無水乙醇倒入干凈平皿中,沒過硅片,后將硅片小心放入,不斷晃動平皿,清洗 1 min后,將乙醇倒出,留硅片在平皿底部。第三步使用丙酮進行清洗。將適量丙酮倒入平皿中,同樣使液體沒過芯片,而后不斷晃動平皿,清洗浸泡 1 min 后,用鑷子輕夾出硅片。最后使用大量超純水進行沖洗,以洗掉殘留的清洗液。
(5)硅片烘焙:為了去除硅片上的水分,需要將其進行烘烤。烘焙時,先將硅片緩慢靠近電熱板,蒸去表面水分后,將硅片輕放至電熱板上。打開計時器,每隔 1 min將硅片旋轉(zhuǎn)一定角度,保證其受熱均勻,持續(xù)烘焙 5 min。烘焙結(jié)束后,電熱板調(diào)溫至65 ℃?zhèn)溆谩?
(6)硅片修飾:待硅片冷卻后,將硅片放置于修飾皿中,使其暴露于 HDMS 蒸汽中 5 min。
(7)硅片甩涂:取適量(15 mL)陰性光刻膠 SU-8 2025 倒置于硅片正中央,緩慢傾斜轉(zhuǎn)動硅片使光刻膠平坦均勻的平鋪在硅片表面,然后靜置 5 min 使光刻膠分布均勻并平鋪在表面。將硅片固定在旋轉(zhuǎn)涂膜儀上,采用兩次遞進式甩涂的方法,設(shè)置低轉(zhuǎn)速 500 rmp 先甩涂 15 s,后設(shè)置高轉(zhuǎn)速 2500 rmp 再甩涂 75 s,為了盡量減少邊緣效應的影響,最后靜置 10 min。
(8)硅片前烘:將甩涂完成的硅片置于已預熱至 65 ℃的電熱板上,保持 1 min后,設(shè)置溫度為 95 ℃,達到設(shè)定溫度后再烘烤 4 min,期間保持芯片旋轉(zhuǎn)使受熱均勻。烘烤后輕取下芯片使其自然冷卻至室溫。烘焙結(jié)束后,電熱板調(diào)至 65 ℃?zhèn)溆谩?
(9)硅片曝光:將冷卻后的芯片置于紫外曝光機的吸盤上,組裝固定。紫外曝光的具體時間要依據(jù)芯片的具體要求進行調(diào)整,該實驗中設(shè)置通道高度為 100 μm,曝光時間設(shè)置為 75 s。
(10)硅片后烘:后烘需緊跟在曝光結(jié)束后。將曝光后的硅片置于已預熱至 65 ℃的電熱板上,保持 1 min 后,設(shè)置溫度為 95 ℃,達到設(shè)定溫度后再烘烤 4 min,期間保持芯片旋轉(zhuǎn)使受熱均勻。烘烤后輕取下芯片使其自然冷卻至室溫。
(11)硅片顯影:使用與陰性光刻膠 SU-8 2025 配套的顯影劑,將硅片在顯影劑中清洗浸泡,緩慢進行顯影,過程中需要仔細觀察,防止清洗過度導致微結(jié)構(gòu)被破壞。顯影吹干顯影液,后置于顯微鏡下進行檢查,確認無誤后備用。特別需要留意的是陰性光刻膠 SU-8 2025 不能與水混合,因此在顯影過程中需要避免與水接觸而造成的顯影失敗。
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