微流控芯片的加工技術

一、光刻（lithography）和刻蝕技術（etching）

1.光刻工藝

光刻是用光刻膠、掩模和紫外光進行微制造 ，工藝如下 ：

①仔細地將基片洗凈;

②在干凈的基片表面鍍上一層阻擋層 ，例如鉻、二氧化硅、氮化硅等;

③再用甩膠機在阻擋層上均勻地甩上一層幾百 A厚的光敏材料——光刻膠。光刻膠的實際厚度與它的粘度有關 ，并與甩膠機的旋轉速度的平方根成反比;

④在光掩模上制備所需的通道圖案。將光掩模覆蓋在基片上，用紫外光照射涂有光刻膠的基片，光刻膠發生光化學反應;

⑤用光刻膠配套顯影液通過顯影的化學方法除去經曝光的光刻膠。這樣，可用制版的方法將底片上的二維幾何圖形精確地復制到光刻膠層上;

⑥烘干后 ，利用未曝光的光刻膠的保護作用 ，采用化學腐蝕的方法在阻擋層上精確腐蝕出底片上平面二維圖形。

2.掩模制備

用光刻的方法加工微流控芯片時 ，必須首先制造光刻掩模。對掩模有如下要求：

①掩模的圖形區和非圖形區對光線的吸收或透射的反差要盡量大;

②掩模的缺陷如針孔、斷條、橋連、臟點和線條的凹凸等要盡量少;

③掩模的圖形精度要高。

通常用于大規模集成電路的光刻掩模材料有涂有光膠的鍍鉻玻璃板或石英板。用計算機制圖系統將掩模圖形轉化為數據文件，再通過專用接口電路控制圖形發生器中的爆光光源、可變光闌、工作臺和鏡頭，在掩模材料上刻出所需的圖形。但由于設備昂貴，國內一般科研單位需通過外協解決，延遲了研究周期。

由于微流控芯片的分辨率遠低于大規模集成電路的要求，近來有報道使用簡單的方法和設備制備掩模，用微機通過CAD軟件將設計微通道的結構圖轉化為圖象文件后，用高分辨率的打印機將圖象打印到透明薄膜上，此透明薄膜可作為光刻用的掩模，基本能滿足微流控分析芯片對掩模的要求。