CN103350982A - 一种微流道模具的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种微流道模具的制作方法，首先制作微流道玻璃掩模板；清洗和烘烤硅片基板；在硅片基板的抛光面上滩涂SU8-2025光刻胶；前烘光刻胶；对硅片基板上的光刻胶进行光刻曝光；对光刻曝光后的光刻胶进行后烘；采用SU8显影液对光刻胶硅片基板进行显影；在硅片的抛光面上再次滩涂SU8-2025光刻胶并前烘；对硅片基板上的光刻胶进行套刻曝光；对套刻曝光后的光刻胶进行后烘；采用SU8显影液对套刻曝光后的硅片基板进行显影；清洗硅片基板模具上的微流道；对硅片基板模具上的微流道进行检测。
Description
1、所属技术领域
本发明属于微纳米制造技术领域，涉及一种微流道模具的制作方法。
2、背景技术
流体在微管道中流动是一个值得研究的课题，但微流道模型的制作方法选择不当，导致实验结果与实际的流体流动产生很大的流速误差。
3、发明内容
为了提高微流道的制作质量和效率，本发明提出一种微流道模具的制作方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)首先制作微流道玻璃掩模板；
2)清洗和烘烤硅片基板；
3)在硅片基板的抛光面上滩涂SU8-2025光刻胶；
4)前烘光刻胶；
5)对硅片基板上的光刻胶进行光刻曝光；
6)对光刻曝光后的光刻胶进行后烘；
7)采用SU8显影液对光刻胶硅片基板进行显影；
8)在硅片的抛光面上再次滩涂SU8-2025光刻胶并前烘；
9)对硅片基板上的光刻胶进行套刻曝光；
10)对套刻曝光后的光刻胶进行后烘；
11)采用SU8显影液对套刻曝光后的硅片基板进行显影；
12)清洗硅片基板模具上的微流道；
13)对硅片基板模具上的微流道进行检测。
其具体的步骤如下：
第一步，微流道掩模板的制作
根据设计要求，首先通过在高洁净度、高平整度的石英玻璃上，镀上一层铬，铬上再覆盖一层防反射物质，最上面涂覆一层感光胶；再由图形发生器通过选择性曝光在铬版的感光胶上形成所需版图图形，通过显影、腐蚀、去胶完成微流道掩模板的制作；
第二步，清洗硅片基板
根据设计要求，采用浙江立晶有限公司2寸单面抛光硅片为模具的基板，用丙酮对硅片表面进行清洗，再使用KH3200DB数控超声波机对硅片进行超声处理，超声波的声能传入溶液，靠气蚀作用洗掉片子上的污染，要除去小于1微米颗粒可将频率提高到超高频频段，清洗效果更好，最后经等离子水清洗后，采用压缩空气吹干，清洗硅片基板目的在于增加圆片衬底与光刻胶的粘附性；
第三步，在硅片上滩涂SU8-2025光刻胶
光刻胶采用的是美国Microlithography Chemical公司的SU8-2025，光刻胶旋转涂布的方法通常适用于300微米以下的厚度，本微流道的设计厚度为400微米，旋转涂胶的工艺方法不能实现，可以采用滩涂的方法，借助SU8-2025光刻胶自身的整平能力获得满意平整表面的胶膜；
第四步，前烘SU8-2025光刻胶
前烘时，使用的设备为EH2013微控数字显示，操作时，使用4爪硅片镊子将滩涂过SU8-2025光刻胶的硅片基板移到电热板上，采用阶梯式的升温和自然降温冷却的过程，即65°时停留30分钟，95°时停留4小时，随后让硅片基板自然冷却即可；
第五步，光刻
使用美国ABM，inc.公司的双面激光对准光刻机对硅片基板上的SU8-2025光刻胶进行曝光，根据设计要求，本次曝光时间为400秒，此时，光刻胶中的光引发剂吸收光子发生了光化学反应，生成一种强酸，其作用是在中烘过程中作为酸催化剂促进交联反应的发生；
第六步，中烘曝光后的SU8-2025光刻胶
中烘时，使用的设备为EH2013微控数字显示烘胶台，操作时，使用4爪硅片镊子将滩涂过SU8-2025光刻胶的硅片基板移到电热板上，采用阶梯式的升温和自然降温冷却的方法，在65°时停留20分钟，在95°时停留2小时，随后让硅片基板在EH2013微控数字显示烘胶台自然冷却至室温即可；
第七步，显影
将中烘后的SU8-2025光刻胶硅片基板浸泡于SU8显影液中，并保持20分钟，由于光刻后在SU8-2025中产生一种强酸，而且只有曝光区域的光刻胶中才含有强酸，而未曝光的区域则没有这种强酸的存在，在中烘过程中，曝光区域在强酸的催化作用下，分子发生交联，形成了致密的不溶于SU8显影液的交联网络，而未经曝光的区域，光刻胶未发生交联，则溶于显影液中，因此显影后形成了掩膜板的上图形；
第八步，再次滩涂SU8-2025光刻胶并前烘
第九步，套刻
第十步，再次后烘并显影
第十一步，微流道模具的检测
采用共聚焦激光显微镜进行微流道模具检测，将测量的数据与设计要求的数据进行对比，确定微流道模具的制作工艺的合理性。
4、附图说明
图1为本发明的技术路线图；
5、具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参考图1，本发明的过程如下：
10)首先制作微流道玻璃掩模板；
11)清洗和烘烤硅片基板；
12)在硅片基板的抛光面上滩涂SU8-2025光刻胶；
13)前烘光刻胶；
14)对硅片基板上的光刻胶进行光刻曝光；
15)对光刻曝光后的光刻胶进行后烘；
16)采用SU8显影液对光刻胶硅片基板进行显影；
17)在硅片的抛光面上再次滩涂SU8-2025光刻胶并前烘；
18)对硅片基板上的光刻胶进行套刻曝光；
10)对套刻曝光后的光刻胶进行后烘；
11)采用SU8显影液对套刻曝光后的硅片基板进行显影；
12)清洗硅片基板模具上的微流道；
13)对硅片基板模具上的微流道进行检测。
其具体的步骤如下：
第一步，微流道掩模板的制作
根据设计要求，首先通过在高洁净度、高平整度的石英玻璃上，镀上一层铬，铬上再覆盖一层防反射物质，最上面涂覆一层感光胶；再由图形发生器通过选择性曝光在铬版的感光胶上形成所需版图图形，通过显影、腐蚀、去胶完成微流道掩模板的制作；
第二步，清洗硅片基板
根据设计要求，采用浙江立晶有限公司2寸单面抛光硅片为模具的基板，用丙酮对硅片表面进行清洗，再使用KH3200DB数控超声波机对硅片进行超声处理，超声波的声能传入溶液，靠气蚀作用洗掉片子上的污染，要除去小于1微米颗粒可将频率提高到超高频频段，清洗效果更好，最后经等离子水清洗后，采用压缩空气吹干，清洗硅片基板目的在于增加圆片衬底与光刻胶的粘附性；
第三步，在硅片上滩涂SU8-2025光刻胶
光刻胶采用的是美国Microlithography Chemical公司的SU8-2025，光刻胶旋转涂布的方法通常适用于300微米以下的厚度，本微流道的设计厚度为400微米，旋转涂胶的工艺方法不能实现，可以采用滩涂的方法，借助SU8-2025光刻胶自身的整平能力获得满意平整表面的胶膜；
第四步，前烘SU8-2025光刻胶
前烘时，使用的设备为EH2013微控数字显示，操作时，使用4爪硅片镊子将滩涂过SU8-2025光刻胶的硅片基板移到电热板上，采用阶梯式的升温和自然降温冷却的过程，即65°时停留30分钟，95°时停留4小时，随后让硅片基板自然冷却即可；
第五步，光刻
使用美国ABM，inc.公司的双面激光对准光刻机对硅片基板上的SU8-2025光刻胶进行曝光，根据设计要求，本次曝光时间为400秒，此时，光刻胶中的光引发剂吸收光子发生了光化学反应，生成一种强酸，其作用是在中烘过程中作为酸催化剂促进交联反应的发生；
第六步，中烘曝光后的SU8-2025光刻胶
中烘时，使用的设备为EH2013微控数字显示烘胶台，操作时，使用4爪硅片镊子将滩涂过SU8-2025光刻胶的硅片基板移到电热板上，采用阶梯式的升温和自然降温冷却的方法，在65°时停留20分钟，在95°时停留2小时，随后让硅片基板在EH2013微控数字显示烘胶台自然冷却至室温即可；
第七步，显影
将中烘后的SU8-2025光刻胶硅片基板浸泡于SU8显影液中，并保持20分钟，由于光刻后在SU8-2025中产生一种强酸，而且只有曝光区域的光刻胶中才含有强酸，而未曝光的区域则没有这种强酸的存在，在中烘过程中，曝光区域在强酸的催化作用下，分子发生交联，形成了致密的不溶于SU8显影液的交联网络，而未经曝光的区域，光刻胶未发生交联，则溶于显影液中，因此显影后形成了掩膜板的上图形；
第八步，再次滩涂SU8-2025光刻胶并前烘
第九步，套刻
第十步，再次后烘并显影
第十一步，微流道模具的检测
采用共聚焦激光显微镜进行微流道模具检测，将测量的数据与设计要求的数据进行对比，确定微流道模具的制作工艺的合理性。
Claims (2)
1.一种微流道模具的制作方法，其特征在于：
1)首先制作微流道玻璃掩模板；
2)清洗和烘烤硅片基板；
3)在硅片基板的抛光面上滩涂SU8-2025光刻胶；
4)前烘光刻胶；
5)对硅片基板上的光刻胶进行光刻曝光；
6)对光刻曝光后的光刻胶进行后烘；
7)采用SU8显影液对光刻胶硅片基板进行显影；
8)在硅片的抛光面上再次滩涂SU8-2025光刻胶并前烘；
9)对硅片基板上的光刻胶进行套刻曝光；
10)对套刻曝光后的光刻胶进行后烘；
11)采用SU8显影液对套刻曝光后的硅片基板进行显影；
12)清洗硅片基板模具上的微流道；
13)对硅片基板模具上的微流道进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种微流道模具的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，微流道掩模板的制作
根据设计要求，首先通过在高洁净度、高平整度的石英玻璃上，镀上一层铬，铬上再覆盖一层防反射物质，最上面涂覆一层感光胶；再由图形发生器通过选择性曝光在铬版的感光胶上形成所需版图图形，通过显影、腐蚀、去胶完成微流道掩模板的制作；
第二步，清洗硅片基板
根据设计要求，采用浙江立晶有限公司2寸单面抛光硅片为模具的基板，用丙酮对硅片表面进行清洗，再使用KH3200DB数控超声波机对硅片进行超声处理，超声波的声能传入溶液，靠气蚀作用洗掉片子上的污染，要除去小于1微米颗粒可将频率提高到超高频频段，清洗效果更好，最后经等离子水清洗后，采用压缩空气吹干，清洗硅片基板目的在于增加圆片衬底与光刻胶的粘附性；
第三步，在硅片上滩涂SU8-2025光刻胶
光刻胶采用的是美国Microlithography Chemical公司的SU8-2025，光刻胶旋转涂布的方法通常适用于300微米以下的厚度，本微流道的设计厚度为400微米，旋转涂胶的工艺方法不能实现，可以采用滩涂的方法，借助SU8-2025光刻胶自身的整平能力获得满意平整表面的胶膜；
第四步，前烘SU8-2025光刻胶
前烘时，使用的设备为EH2013微控数字显示，操作时，使用4爪硅片镊子将滩涂过SU8-2025光刻胶的硅片基板移到电热板上，采用阶梯式的升温和自然降温冷却的过程，即65°时停留30分钟，95°时停留4小时，随后让硅片基板自然冷却即可；
第五步，光刻
使用美国ABM，inc.公司的双面激光对准光刻机对硅片基板上的SU8-2025光刻胶进行曝光，根据设计要求，本次曝光时间为400秒，此时，光刻胶中的光引发剂吸收光子发生了光化学反应，生成一种强酸，其作用是在中烘过程中作为酸催化剂促进交联反应的发生；
第六步，中烘曝光后的SU8-2025光刻胶
中烘时，使用的设备为EH2013微控数字显示烘胶台，操作时，使用4爪硅片镊子将滩涂过SU8-2025光刻胶的硅片基板移到电热板上，采用阶梯式的升温和自然降温冷却的方法，在65°时停留20分钟，在95°时停留2小时，随后让硅片基板在EH2013微控数字显示烘胶台自然冷却至室温即可；
第七步，显影
将中烘后的SU8-2025光刻胶硅片基板浸泡于SU8显影液中，并保持20分钟，由于光刻后在SU8-2025中产生一种强酸，而且只有曝光区域的光刻胶中才含有强酸，而未曝光的区域则没有这种强酸的存在，在中烘过程中，曝光区域在强酸的催化作用下，分子发生交联，形成了致密的不溶于SU8显影液的交联网络，而未经曝光的区域，光刻胶未发生交联，则溶于显影液中，因此显影后形成了掩膜板的上图形；
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第十一步，微流道模具的检测
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