CN102243435A - 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法 - Google Patents

一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102243435A
CN102243435A CN 201110099968 CN201110099968A CN102243435A CN 102243435 A CN102243435 A CN 102243435A CN 201110099968 CN201110099968 CN 201110099968 CN 201110099968 A CN201110099968 A CN 201110099968A CN 102243435 A CN102243435 A CN 102243435A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive
fluid system
micro
minutes
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110099968
Other languages
English (en)
Other versions
CN102243435B (zh
Inventor
王旭迪
金建
郑正龙
李鑫
汤启升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN2011100999680A priority Critical patent/CN102243435B/zh
Publication of CN102243435A publication Critical patent/CN102243435A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102243435B publication Critical patent/CN102243435B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，是首先以玻璃片为基底，制备具有光栅图形的正光刻胶层，接着在正光刻胶层的表面镀上一层SiO2薄膜，随后在所述SiO2薄膜的表面旋涂一层负光刻胶，完全曝光并显影后得到微纳米流体系统。本发明方法新颖，制作简单，通道的均匀性好，不易出现堵塞，成功率高，同时该方法操作灵活，制造成本低，不需要昂贵的实验器材，利于大面积生产。

Description

一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法
一、技术领域
本发明涉及一种微纳米流体系统的制备方法，具体地说是一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法。
二、背景技术
近年来，纳米流体系统相关的基础和技术应用研究成为引人注目的前沿领域，它一般定义为流体流动的通道一维以上的截面处于数百到几纳米的尺寸范围。流体在其中传输具有特异的性质，能使得主导宏观和微米量级流体传输和分子行为的许多物理化学性质发生改变。基于此系统的研究不仅突破了传统理论的一些重要概念，而且一些深入研究的成果在DNA分子的拉伸操纵、药物释放技术、电池技术、激光器等许多领域中有重大应用。
目前纳米流体系统的制作材料主要是硅及其化合物，常用方法是利用电子束光刻或聚焦离子束刻蚀技术获得纳米沟槽结构，并利用键合或牺牲层技术实现纳米通道的顶部密封。尽管上述方法可以实现纳米通道尺寸的精确控制，但却限制了材料仅仅可以选择为玻璃、硅及其化合物等，同时电子束和聚焦离子束技术加工时间长，阳极键合技术需要高温高电压，牺牲层的去除可能需要数天的时间，这无疑增加了制作成本和周期，不利于向器件批量化方向发展。
由于大部分纳米通道都是一次性使用的，相比于硅的高制作成本，聚合物材料因其优良的化学机械性能、生物兼容性、微加工性能也越来越受到青睐。目前常用的高聚物材料包括碳酸聚酯PC、聚二甲基硅氧烷PDMS以及有机玻璃PMMA等。其中键合是微流控器件制作工艺中的关键技术之一。到目前为止，人们研究了许多键合的方法，例如热压法、粘合法、激光烧结法等。使用最多的是热压键合法，这种方法实施简单，但是通常需要过高的键合温度和较大的压力，这会使微流体管道发生严重变形或者破坏微结构图形，甚至发生管道堵塞的情况。而温度和压力太低时，又会使键合强度降低，导致无法键合。这种方法制作出来的通道键合力不强，机械性能不好，而且对通道的长度不好控制。
三、发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种方法简单、成本低、可控性强的通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法。利用曝光后的正负光刻胶在显影液中显影性质不同，实现在简单条件下完成大面积、均匀性好的纳米通道的制作。在制作过程中由于没有使用高压等环境条件，而且是在常温下完成通道的制作，避免了管道发生严重变形，也避免了管道堵塞的情况。按照所需长度对基底进行裁剪，可以实现对通道长度的控制。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法的特点在于：首先以玻璃片为基底，制备具有光栅图形的正光刻胶层，接着在正光刻胶层的表面镀上一层SiO2薄膜，随后在所述SiO2薄膜的表面旋涂一层负光刻胶，完全曝光并显影后得到微纳米流体系统。
本发明通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法的特点是按如下步骤操作：
a、将玻璃片预处理，在处理后的玻璃片表面旋涂一层厚度为1.3-1.8μm的AZ1350正光刻胶，于90℃烘烤20分钟，接着以掩模板曝光的方式在紫外曝光机下曝光2.5分钟，然后在质量百分浓度0.5％的NaOH溶液中显影，将模板上的光栅图形复刻到AZ1350胶层上，再在紫外曝光机下曝光3分钟，得到具有光栅图形的AZ1350正光刻胶层，此胶层作为显影的牺牲层；光栅图形的线宽是3μm，间宽比是1∶1；
所述预处理是将玻璃片依次用去离子水和丙酮清洗后于130℃烘烤20分钟除去水汽和残余丙酮，然后进行氧气等离子体处理；
b、将步骤a得到的AZ1350正光刻胶层置于磁控溅射镀膜机中镀上一层SiO2薄膜，该膜层作为正负光刻胶的隔层，防止互溶，得到覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层；
c、在覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层上旋涂2-3μm的SU-8 2002负光刻胶，然后于90℃烘烤20分钟，自然冷却后在曝光机下曝光4分钟，再于90℃烘烤15分钟使SU-8 2002胶固化完全，自然冷却后得到复合正负光刻胶的双层胶层；
d、在所述双层胶层的表面用刀片垂直于光栅方向划出细缝为显影液进入显影创造入口，然后在质量百分浓度0.5％的NaOH溶液浸泡1-2小时，曝过光正光刻胶能溶解于显影液，而负胶不会，覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层被显影去除掉，取出后用去离子水清洗2-3次再用异丙醇溶液淋洗，待异丙醇自然蒸发干净即得微纳米流体系统。
本发明通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法的特点也在于：步骤a中所述氧气等离子体处理的真空度为25Pa，功率为60W，轰击时间为90秒。
本发明通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法的特点也在于：步骤a中为了获得1.5微米左右的AZ1350胶层，AZ1350需要与环戊酮按体积比为1∶2混合稀释，旋涂转速为2000转/分钟，旋涂时间为30s。
本发明通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法的特点也在于：步骤b中镀膜时设置离子能量450eV，束流70mA，中和电流84mA，镀膜时间5分钟，镀膜速率10纳米/分钟。
本发明通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法的特点也在于：所述紫外曝光机曝光光源的波长为365nm，曝光剂量为200mJ/cm2。
与已有技术相比，本发明的有益技术效果体现在：
1、本发明利用正负光刻胶曝光后性质不同的特点，提出了一种新颖的制作微纳流体系统的加工方法，这种方法不仅简单，易于实现。
2、本发明相对于传统利用利用热压键合的方法来获得纳流控系统来说不需要压力，设备少，具有成本低，加工步骤少的特点。
3、本发明不需要像传统的键合方式完成通道密封，所以能保证通道大小的均匀性，且不易出现堵塞现象。同时根据光栅图形尺寸的不同，可以获得尺寸可控的微纳流体系统。
四、附图说明
图1为本发明正负光刻胶复合显影方式来制作微纳米流控系统的方法流程图。
其中：1为Si片、2为AZ1350正光刻胶、3为掩模板、4为SiO2膜层、5为SU-8 2002光刻胶；
A1为基片、正光刻胶层的准备、A2为掩模板曝光技术复制光栅图形、A3为曝光形成牺牲层正胶光栅图形、A4为镀SiO2膜层、A5为旋涂SU-8 2002负胶，形成正负复合胶层的过程、A6使SU-8 2002曝光固化的过程、A7为显影形成微纳流体系统的过程。
图2、图3是本发明制备的微纳米流控系统的通道断面的图。图中间的阵列部分为显影形成的通道口，孔下方即为玻璃基底，上方即为SU-8光刻胶。
五、具体实施方式
本实施例中利用正负光刻胶复合显影方式制作微纳米流控系统按如下步骤操作：
a、以玻璃片为基底，经清水及丙酮清洗后，放入烘箱，130℃下烘烤20分钟除去水汽和残余丙酮。烘烤完对其进行氧气等离子体处理，增加表面能，增加光刻胶的粘附力，对玻璃基底进行氧气等离子体处理的真空度为25Pa，功率为60W，轰击时间为90秒。在其表面旋涂一层厚度为1.5微米左右的AZ1350正光刻胶，在90℃下烘烤20分钟，接着以掩模板曝光的方式在曝光机下曝光，曝光剂量为200mJ/cm2曝光时间为2分30秒，然后在质量百分比浓度为0.5％的NaOH溶液中显影，显影时间为1分10秒左右，从而将掩模板上的光栅图形复刻到AZ1350胶层上，再在紫外曝光机下曝光3分钟，制得具有光栅图形的AZ1350胶层，此胶层作为显影的牺牲层。光栅图形的线宽是3微米，间宽比是1∶1。
b、将制得的具有光栅图形的AZ1350胶层在磁控溅射镀膜机中镀SiO2薄膜。该膜层作为正负光刻胶的隔层，防止互溶。镀膜时，离子能量是450eV，束流是70mA，中和电流是84mA，镀膜速率约10纳米每分钟，镀膜时间5分钟，得到覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层。
c、在覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层上旋涂2-3微米的SU-82002光刻胶，置于热台上90℃烘烤20分钟，自然冷却后在曝光机下曝光4分钟，再在热台上90℃烘烤15分钟，使SU-8 2002胶固化完全；胶层自然冷却后，得到复合正负光刻胶的AZ1350-SU8 2002的双层胶层。
d、在双层胶层的表面，用刀片垂直于光栅方向划出细缝，为显影液进入显影创造入口；将获得的双层胶层浸入在质量分数为0.5％的NaOH溶液中，浸泡1-2小时，覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层被显影去除掉；取出浸泡过的双层胶层，用纯水清洗后再用异丙醇溶液淋洗，待异丙醇自然蒸发干净，即获得SU-8的微纳米通道。
本实施例中各步骤中的紫外曝光光源的波长为365nm。

Claims (6)

1.一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，其特征在于：首先以玻璃片为基底，制备具有光栅图形的正光刻胶层，接着在正光刻胶层的表面镀上一层SiO2薄膜，随后在所述SiO2薄膜的表面旋涂一层负光刻胶，完全曝光并显影后得到微纳米流体系统。
2.根据权利要求1所述的通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，其特征是按如下步骤操作：
a、将玻璃片预处理，在处理后的玻璃片表面旋涂一层厚度为1.3-1.8μm的AZ1350正光刻胶，于90℃烘烤20分钟，接着在紫外曝光机下曝光2.5分钟，然后在质量百分浓度0.5％的NaOH溶液中显影，将模板上的光栅图形复刻到AZ1350胶层上，再在紫外曝光机下曝光3分钟，得到具有光栅图形的AZ1350正光刻胶层；
所述预处理是将玻璃片依次用去离子水和丙酮清洗后于130℃烘烤20分钟，然后进行氧气等离子体处理；
b、将步骤a得到的AZ1350正光刻胶层置于磁控溅射镀膜机中镀上一层SiO2薄膜，得到覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层；
c、在覆有SiO2薄膜的AZ1350光栅胶层上旋涂2-3μm的SU-8 2002负光刻胶，然后于90℃烘烤20分钟，自然冷却后在曝光机下曝光4分钟，再于90℃烘烤15分钟，自然冷却后得到复合正负光刻胶的双层胶层；
d、在所述双层胶层的表面垂直于光栅方向划出细缝，然后在质量百分浓度0.5％的NaOH溶液浸泡1-2小时，取出后用去离子水清洗2-3次再用异丙醇溶液淋洗，待异丙醇自然蒸发干净即得微纳米流体系统。
3.根据权利要求2所述的通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，其特征在于：步骤a中所述氧气等离子体处理的真空度为25Pa，功率为60W，轰击时间为90秒。
4.根据权利要求2所述的通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，其特征在于：步骤a中为了获得1.5微米左右的AZ1350胶层，AZ1350需要与环戊酮按体积比为1∶2混合稀释，旋涂转速为2000转/分钟，旋涂时间为30s。
5.根据权利要求2所述的通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，其特征在于：步骤b中镀膜时设置离子能量450eV，束流70mA，中和电流84mA，镀膜时间5分钟，镀膜速率10纳米/分钟。
6.根据权利要求2所述的通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法，其特征在于：所述紫外曝光机曝光光源的波长为365nm，曝光剂量为200mJ/cm2。
CN2011100999680A 2011-04-20 2011-04-20 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法 Expired - Fee Related CN102243435B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100999680A CN102243435B (zh) 2011-04-20 2011-04-20 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100999680A CN102243435B (zh) 2011-04-20 2011-04-20 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102243435A true CN102243435A (zh) 2011-11-16
CN102243435B CN102243435B (zh) 2012-08-22

Family

ID=44961564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100999680A Expired - Fee Related CN102243435B (zh) 2011-04-20 2011-04-20 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102243435B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102621805A (zh) * 2012-03-31 2012-08-01 合肥工业大学 基于液气平衡的聚合物纳米通道自构建机理制备微纳米通道的方法
CN102910575A (zh) * 2012-11-09 2013-02-06 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种聚合物纳米通道的制作方法
CN103145089A (zh) * 2012-10-01 2013-06-12 合肥工业大学 逆向热键合技术制作尺寸可控的微纳米流体系统
CN104698745A (zh) * 2015-02-11 2015-06-10 广州中国科学院先进技术研究所 一种尺寸可控制的纳米块制作方法
CN105334696A (zh) * 2015-12-15 2016-02-17 苏州晶鼎鑫光电科技有限公司 一种制作集成多通道滤光片的纳米掩膜方法
CN106595727A (zh) * 2016-11-30 2017-04-26 华中科技大学 基于纳米复制成型的光子晶体纳米流体传感器及制备方法
CN108107497A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 深圳市晶特智造科技有限公司 光栅制作方法
CN110571145A (zh) * 2019-07-25 2019-12-13 西安电子科技大学 一种浮空y形栅的制备方法
CN114242711A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 电子科技大学 一种高光谱光电探测器的制备工艺
CN114534647A (zh) * 2022-01-04 2022-05-27 北京航空航天大学 一种薄膜乳化装置及其制作方法
WO2024027782A1 (zh) * 2022-08-05 2024-02-08 上海光电科技创新中心 光刻方法及光刻系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017797A1 (en) * 1999-09-10 2001-03-15 Caliper Technologies Corp. Microfabrication methods and devices
US20090091604A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Byron Vencent Bell Process for making a micro-fluid ejection head structure
CN101823690A (zh) * 2010-04-08 2010-09-08 合肥工业大学 Su-8纳米流体系统的制作方法
CN102009941A (zh) * 2010-10-09 2011-04-13 北京大学 微纳米流体系统及其制备方法
CN102012633A (zh) * 2010-09-25 2011-04-13 合肥工业大学 基于su-8光刻胶的纳米流体系统自支撑结构的制作方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017797A1 (en) * 1999-09-10 2001-03-15 Caliper Technologies Corp. Microfabrication methods and devices
US20090091604A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Byron Vencent Bell Process for making a micro-fluid ejection head structure
CN101823690A (zh) * 2010-04-08 2010-09-08 合肥工业大学 Su-8纳米流体系统的制作方法
CN102012633A (zh) * 2010-09-25 2011-04-13 合肥工业大学 基于su-8光刻胶的纳米流体系统自支撑结构的制作方法
CN102009941A (zh) * 2010-10-09 2011-04-13 北京大学 微纳米流体系统及其制备方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102621805B (zh) * 2012-03-31 2013-04-03 合肥工业大学 基于液气平衡的聚合物纳米通道自构建机理制备微纳米通道的方法
CN102621805A (zh) * 2012-03-31 2012-08-01 合肥工业大学 基于液气平衡的聚合物纳米通道自构建机理制备微纳米通道的方法
CN103145089A (zh) * 2012-10-01 2013-06-12 合肥工业大学 逆向热键合技术制作尺寸可控的微纳米流体系统
CN102910575A (zh) * 2012-11-09 2013-02-06 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种聚合物纳米通道的制作方法
CN102910575B (zh) * 2012-11-09 2015-04-08 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种聚合物纳米通道的制作方法
CN104698745A (zh) * 2015-02-11 2015-06-10 广州中国科学院先进技术研究所 一种尺寸可控制的纳米块制作方法
CN104698745B (zh) * 2015-02-11 2019-04-12 广州中国科学院先进技术研究所 一种尺寸可控制的纳米块制作方法
CN105334696A (zh) * 2015-12-15 2016-02-17 苏州晶鼎鑫光电科技有限公司 一种制作集成多通道滤光片的纳米掩膜方法
CN106595727B (zh) * 2016-11-30 2019-06-11 华中科技大学 基于纳米复制成型的光子晶体纳米流体传感器及制备方法
CN106595727A (zh) * 2016-11-30 2017-04-26 华中科技大学 基于纳米复制成型的光子晶体纳米流体传感器及制备方法
CN108107497A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 深圳市晶特智造科技有限公司 光栅制作方法
CN108107497B (zh) * 2017-12-12 2021-06-11 郑君雄 光栅制作方法
CN110571145A (zh) * 2019-07-25 2019-12-13 西安电子科技大学 一种浮空y形栅的制备方法
CN114242711A (zh) * 2021-12-17 2022-03-25 电子科技大学 一种高光谱光电探测器的制备工艺
CN114534647A (zh) * 2022-01-04 2022-05-27 北京航空航天大学 一种薄膜乳化装置及其制作方法
WO2024027782A1 (zh) * 2022-08-05 2024-02-08 上海光电科技创新中心 光刻方法及光刻系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102243435B (zh) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102243435B (zh) 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法
CN102012633B (zh) 基于su-8光刻胶的纳米流体系统自支撑结构的制作方法
CN101823690B (zh) Su-8纳米流体系统的制作方法
CN102060262B (zh) 低压键合制作微纳米流控系统的方法
US7186352B2 (en) Microfluidic systems with embedded materials and structures and method thereof
CN102967890B (zh) 一种简易的pdms聚合物微透镜阵列的制备方法及应用
TW200538871A (en) Structured materials and methods
Zhang et al. Wafer‐Scale Highly Ordered Anodic Aluminum Oxide by Soft Nanoimprinting Lithography for Optoelectronics Light Management
CN104134749B (zh) 多层柔性平面内嵌迭片电极及其制备方法与在有机场单晶场效应晶体管中的应用
Lin et al. Programmable nanoengineering templates for fabrication of three-dimensional nanophotonic structures
Rajput et al. Solution-cast high-aspect-ratio polymer structures from direct-write templates
TWI482988B (zh) 微透鏡陣列的製造方法及其微透鏡陣列
CN109900642A (zh) 一种亚微米级光学微型反应器及其制备方法
ElMahmoudy et al. Facile nanopatterning of PEDOT: PSS thin films
CN102621805B (zh) 基于液气平衡的聚合物纳米通道自构建机理制备微纳米通道的方法
CN106505148B (zh) 一种基于迭片电极的有机薄膜场效应晶体管及其制备方法
CN109179312B (zh) 一种图案化金属薄膜的制备方法
CN102730628B (zh) 一种碳微电极阵列结构的制备方法
CN114433260B (zh) 一种基于纳米裂纹的纳流控芯片及其加工方法
CN102998901B (zh) 集成标尺的su-8纳米流体通道制作方法
CN110182754B (zh) 一种具有微纳结构增强的微加热器及其制备方法
CN104576261B (zh) 一种基于碳纳米管的冷阴极x射线管的制作工艺
Zhang et al. Fabrication of heteromorphic microlens arrays built in the TiO 2/ormosils composite films for organic light-emitting diode applications
CN106784170A (zh) 一种基于3d打印技术制备的超轻结构太阳能电池
CN1693183A (zh) 单片气动凝胶微阀的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120822

Termination date: 20150420

EXPY Termination of patent right or utility model