微流控芯片的加工技术

一、光刻（lithography）和刻蚀技术（etching）

1.光刻工艺

光刻是用光刻胶、掩模和紫外光进行微制造 ，工艺如下 ：

①仔细地将基片洗净;

②在干净的基片表面镀上一层阻挡层 ，例如铬、二氧化硅、氮化硅等;

③再用甩胶机在阻挡层上均匀地甩上一层几百 A厚的光敏材料——光刻胶。光刻胶的实际厚度与它的粘度有关 ，并与甩胶机的旋转速度的平方根成反比;

④在光掩模上制备所需的通道图案。将光掩模覆盖在基片上，用紫外光照射涂有光刻胶的基片，光刻胶发生光化学反应;

⑤用光刻胶配套显影液通过显影的化学方法除去经曝光的光刻胶。这样，可用制版的方法将底片上的二维几何图形精确地复制到光刻胶层上;

⑥烘干后 ，利用未曝光的光刻胶的保护作用 ，采用化学腐蚀的方法在阻挡层上精确腐蚀出底片上平面二维图形。

2.掩模制备

用光刻的方法加工微流控芯片时 ，必须首先制造光刻掩模。对掩模有如下要求：

①掩模的图形区和非图形区对光线的吸收或透射的反差要尽量大;

②掩模的缺陷如针孔、断条、桥连、脏点和线条的凹凸等要尽量少;

③掩模的图形精度要高。

通常用于大规模集成电路的光刻掩模材料有涂有光胶的镀铬玻璃板或石英板。用计算机制图系统将掩模图形转化为数据文件，再通过专用接口电路控制图形发生器中的爆光光源、可变光阑、工作台和镜头，在掩模材料上刻出所需的图形。但由于设备昂贵，国内一般科研单位需通过外协解决，延迟了研究周期。

由于微流控芯片的分辨率远低于大规模集成电路的要求，近来有报道使用简单的方法和设备制备掩模，用微机通过CAD软件将设计微通道的结构图转化为图象文件后，用高分辨率的打印机将图象打印到透明薄膜上，此透明薄膜可作为光刻用的掩模，基本能满足微流控分析芯片对掩模的要求。