1 1 矽 玻璃和石英微流控晶元的製作

2021-09-26 14:27:45 字數 2443 閱讀 6144

微流控晶元要在所選用的材料基板上構建出 微公尺級通道 和 其他元件,內壁光滑度要求很高,需要採用特定的微細加工技術。微細加工技術是將圖形高精度轉移到晶元上的技術,主要包括 光刻(lithography) 和 蝕刻(etching) 等,已廣泛應用於半導體和積體電路製作中。

玻璃等晶元微細加工技術的基本過程包括:

(1). 塗膠

(2). **

(3). 顯影

(4). 腐蝕

(5). 去膠

環境和步驟對晶元的質量產生直接影響,操作須嚴格按照工藝要求進行,使刻出來的影象重疊精度高,清晰,沒有鑽蝕、毛刺、針孔和小島等缺陷。

光刻的一般步驟( 8 步 ):

光刻 是利用 光成像 和 光敏膠 在微流控晶元的基片如矽、玻璃、石英等材料上圖形化的過程;

光刻技術一般由以下工藝過程構成​​​​​​:

(1).  基片清洗

通過脫脂、拋光、酸洗、水洗的方法使矽、石英或玻璃等基片被加工表面得以淨化,再將其乾燥,以利於光刻膠與基片表面有良好的粘附。

(2).  塗膠

塗膠是在經過處理的基片表面均勻塗上一層粘性好、厚度適當的光刻膠。

最常用的塗膠方法是旋轉塗敷法,它是在塗膠機上進行的,這種方法所得到的膠膜較好。此外,塗膠方法還有刷塗法、浸漬法、噴塗法等。

(3).  前烘

前烘是在一定的溫度下,使光刻膠液中溶劑揮發。它能增強光刻膠與基片黏附以及膠膜的耐磨性,以便於承受在**過程中膠膜與掩膜之間的摩擦,增加膠膜耐顯影液浸泡的能力,保證在**時能進行充分的光化學反應。

前烘通常在電熱恆溫箱內或熱空氣中進行,也可採用紅外熱源,但應注意避免膠膜見光。

(4).  **

**時將掩膜置於光源與光刻膠之間,用紫外光等透過掩膜對光刻膠進行選擇性照射,在受光照到的地方,光刻膠發生

化學反應,從而改變感光部位膠的性質。

**是光刻中的關鍵工序。光刻膠對波長範圍 300-500 nm 的光敏感。最常用的光源是汞燈。

**主要有以下幾種方式:

(1). 光學**

(2). 接觸式和接近式影印**

(3). 光學投影成像** .

(5).  顯影及檢查

顯影是把**過的基片用顯影液除去應去掉的部分光刻膠,以獲得與掩膜相同(正光刻膠) 或 相反(負光刻膠) 的圖形。

顯影時間視操作條件而異,一般以 1~3 min 為宜。

(6).  堅膜

堅膜是將顯影後的基片進行清洗後在一定溫度下烘烤,以徹底除去顯影後殘留於膠膜中的溶劑或水分,使膠膜與基片緊密粘附,防止膠層脫落,並增強膠膜本身的抗蝕能力。

一般堅膜溫度在 150-200 c 之間,時間為 20-45 min

(7).  腐蝕

腐蝕是以堅膜後的光刻膠作為掩蔽層,通過化學或物理方法將被刻蝕物質剝離下來,以得到期望圖形的刻蝕方法。

根據腐蝕劑的狀態不同,可將腐蝕工藝分為濕法腐蝕和乾法腐蝕兩大類;由於乾法腐蝕裝置**昂貴,所以目前乾法腐蝕較少用於微流控晶元的製造。

(8). 去膠

腐蝕結束後,光刻膠就完成了它的使命,因此需要設法把這層無用的膠膜去掉,這一工序稱為去膠。

去膠主要有下列幾種方法:

(1). 溶劑去膠

(2). 氧化去膠

(3). 等離子去膠

(4). 紫外線分解去膠法

經過上述步驟,就可以得到刻有微通道的微流控基片。

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