一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法技术

本发明专利技术公开了一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，采用在光刻胶微结构与硅片之间增加一层厚度为5‑10um的光刻胶整体过渡层的方式来增加光刻胶微结构与硅片之间粘接能力，该光刻胶模板整体是疏水的，易于脱模，并且光刻胶微结构是做在一整片光刻胶过渡层上，所以大大提高了微结构的稳定性。并且该PDMS转印模板使用寿命比常规模板高出几十次甚至几百次，不仅提升了PDMS芯片制备效率，降低了芯片制备成本，而且减少了资源消耗，为PDMS芯片量产提供了可能。

A photoresist template processing method for PDMS chip transfer printing

The invention discloses a photoresist template processing method for PDMS chip transfer, which increases the bonding ability between photoresist microstructures and silicon chips by adding a photoresist overall transition layer between the photoresist microstructure and the silicon wafer with a thickness of 5 10um. The photoresist template is completely hydrophobic and easy to die out. And the photoresist microstructure is made on a whole layer of photoresist transition layer, which greatly improves the stability of the microstructure. And the service life of the PDMS transfer template is tens or even hundreds times higher than that of the conventional template. It not only improves the efficiency of PDMS chip preparation, reduces the cost of chip preparation, but also reduces the consumption of resources, and provides the possibility for the PDMS chip production.

【技术实现步骤摘要】
一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法
本专利技术涉及微流控芯片加工
，具体涉及一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法。
技术介绍
目前的生物微流控芯片的PDMS模板大多采用光刻胶模板进行，其基本结构是在硅片上直接制作一层光刻胶质地的微结构。光刻胶模板是指在硅片上通过光刻工艺制作光刻胶结构，然后利用PDMS浇铸固化后剥离获得带有该微结构的PDMS芯片基底，然后与玻璃进行键合得到PDMS芯片。光刻胶模板是目前制备PDMS芯片采用的最主要的模板方式，然而由于光刻胶微结构与硅基底之间的粘结不是很牢固，所以在剥离PDMS的过程中易导致光刻胶部分或者整体微结构出现从硅片上脱落或者断裂的情况，从而导致模板无法继续使用。通常情况下普通的光刻胶模板只能使用十几次甚至几次就会报废，对于微结构复杂的光刻胶模板甚至只能使用1-2次左右就会出现结构脱落导致无法继续使用。光刻胶模板的加工通常需要经过光刻掩模板制备、硅片清洗烘干、匀胶、前烘、光刻、坚膜、显影以及后烘等一系列步骤，其中任何一个步骤出现问题均会导致光刻胶模板的制备失败，所以一片良好的光刻胶模板是十分珍贵的，并且是占用了大量的资源才能获得的，如果光刻胶模板只能使用几次就报废不仅大大降低PDMS芯片的制备效率、增加了芯片制备成本而且还会造成资源浪费。传统的光刻胶模板由于微结构是长在硅片上的，由于硅片的亲水性会导致固化后的PDMS脱模难度增加，脱模难度的增加同样会导致模板光刻胶微结构的破坏。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，该方法可以正常转印PDMS次数大大增加，大大延长了模板的使用寿命从而节约了资源并且降低了PDMS芯片的制作成本。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，采用在光刻胶微结构与硅片之间增加一层厚度为5-10um的光刻胶整体过渡层的方式来增加光刻胶微结构与硅片之间粘接能力，整体过渡层为SU8光刻胶材质，起到衔接下面的硅片基底与上面的SU8光刻胶微结构的作用，光刻胶微结构与光刻胶本身之间的粘附能力远远高于光刻胶微结构与硅片之间的粘附能力。该光刻胶模板整体是疏水的，易于脱模，并且光刻胶微结构是做在一整片光刻胶过渡层上，所以大大提高了微结构的稳定性。其具体的加工方法包括如下步骤：(1)硅片清洗：取四寸硅片用10％的丙酮溶液超声清洗10-15min，然后利用氮气吹干后在180-220℃温度条件下烘干25-30min，自然冷却至室温备用；(2)第一次匀胶：将硅片置于匀胶机吸盘上吸取2mlSU8光刻胶置于硅片中间进行匀胶；(3)第一次前烘：将第一次匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行第一次前烘；(4)第一次曝光：将第一次前烘后自然冷却至室温的硅片置于曝光机中曝光；(5)第一次后烘：将第一次曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行第一次后烘；(6)第二次匀胶：将经过上述处理的镀有一层光刻胶的硅片自然冷却至室温后进行第二次匀胶；(7)第二次前烘：将匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行第二次前烘；(8)第二次曝光：将第二次前烘后自然冷却至室温的光刻胶硅片置于曝光机中曝光；(9)第二次后烘：将第二次曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行第二次后烘；(10)显影：将经过第二次后烘的光刻胶置于直径为15mm的玻璃培养皿内，添加20mlSU8显影液进行显影5-10min，然后用去离子水漂洗3-10min后取出，用氮气吹干；(11)坚膜：将显影完成后的硅片光刻胶模板置于热板上烘烤，最后自然冷却即得光刻胶模板。优选地，步骤(1)超声清洗的时间为15min，烘干温度为200℃，烘干时间为30min。进一步地，步骤(2)中第一次匀胶参数为6500R/M，时间40s；步骤(6)中第二次匀胶参数为1000-5000R/M，时间40s。进一步地，步骤(3)中第一次前烘具体操作为：首先在65℃温度条件下烘烤3min，然后在95℃温度条件下烘烤7min；步骤(7)中第二次前烘具体操作为：具体为首先在65℃温度条件下烘烤5min，再在95℃温度条件下烘烤30min。进一步地，步骤(4)中第一次曝光条件为不加掩膜版利用23.7mW的光强曝光5秒钟；步骤(8)中第二次曝光条件为加掩膜版利用23.7mW的光强曝光5秒钟，曝光间距为1um。进一步地，步骤(5)中第一次后烘具体为首先在65℃温度条件下烘烤1min，再在95℃温度条件下烘烤3min；步骤(9)中第二次后烘具体为首先在65℃温度条件下烘烤5min，再在95℃温度条件下烘烤15min。优选地，步骤(10)中所述显影时间为7min；去离子水漂洗时间为3min。进一步地，步骤(11)中烘烤的具体操作为：首先在95℃烘烤10min，然后将温度升高至150℃烘烤10-20min。本专利技术方法具有如下优点：1、本专利技术通过在光刻胶微结构与硅片之间增加整体过渡层，并且整体过渡层的材质是SU8，起到衔接下面的硅片基底与上面的SU8光刻胶微结构的作用。由于上面的光刻胶微结构的材质和下面的过渡层的光刻胶材质一致，所以其连结能力远远高于直接与硅片之间的连结能力，硅片与光刻胶微结构之间由于是通过一个整体的光刻胶层衔接的，在PDMS脱模过程中剥离力很难迫使微结构直接从硅片上脱落，其剥离受力面积更大，结构更稳固。2、该PDMS转印模板使用寿命比常规模板高出几十次甚至几百次，不仅提升了PDMS芯片制备效率，降低了芯片制备成本，而且减少了资源消耗，为PDMS芯片量产提供了可能。3、该PDMS转印模板相比常规模板更易脱模，提高了芯片制备效率。同样整体疏水结构使脱模更简单，更有利于光刻胶微结构的保护，增加其使用寿命。具体实施方式下面将通过具体实施例对本专利技术进行详细的描述。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本专利技术的范围。本专利技术的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。实施例1一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，包括如下步骤：(1)硅片清洗：取四寸硅片用10％的丙酮溶液超声清洗15min，然后利用氮气吹干后在200℃温度条件下烘干30min，自然冷却至室温备用；(2)第一次匀胶：将硅片置于匀胶机吸盘上吸取2mlSU8光刻胶置于硅片中间，6500R/M条件下匀胶40s；(3)第一次前烘：将匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行前烘，具体为首先在65℃温度条件下烘烤3min，然后在95℃温度条件下烘烤7min；(4)第一次曝光：将前烘后自然冷却至室温的光刻胶硅片置于曝光机中不加掩膜版利用23.7mW的光强曝光5秒钟；(5)第一次后烘：将曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行后烘，具体为首先在65℃温度条件下烘烤1min，再在95℃温度条件下烘烤3min；(6)第二次匀胶：将经过上述处理的镀有一层光刻胶的硅片自然冷却至室温后进行第二次匀胶；以整体结构50um厚度为例，取5mlSU8-2075光刻胶置于硅片中间，设置好参数进行匀胶，匀胶参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：(1)硅片清洗：取四寸硅片用10％的丙酮溶液超声清洗10‑15min，然后利用氮气吹干后在180‑220℃温度条件下烘干25‑30min，自然冷却至室温备用；(2)第一次匀胶：将硅片置于匀胶机吸盘上吸取2ml SU8光刻胶置于硅片中间进行匀胶；(3)第一次前烘：将第一次匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行第一次前烘；(4)第一次曝光：将第一次前烘后自然冷却至室温的光刻胶硅片置于曝光机中曝光；(5)第一次后烘：将第一次曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行第一次后烘；(6)第二次匀胶：将经过上述处理的镀有一层光刻胶的硅片自然冷却至室温后进行第二次匀胶；(7)第二次前烘：将匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行第二次前烘；(8)第二次曝光：将第二次前烘后自然冷却至室温的光刻胶硅片置于曝光机中曝光；(9)第二次后烘：将第二次曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行第二次后烘；(10)显影：将经过第二次后烘的光刻胶硅片置于直径为15mm的玻璃培养皿内，添加20ml SU8显影液进行显影5‑10min，然后用去离子水漂洗3‑10min后取出，用氮气吹干；(11)坚膜：将显影完成后的硅片光刻胶模板置于热板上烘烤，最后自然冷却即得光刻胶模板。...

【技术特征摘要】
1.一种针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：(1)硅片清洗：取四寸硅片用10％的丙酮溶液超声清洗10-15min，然后利用氮气吹干后在180-220℃温度条件下烘干25-30min，自然冷却至室温备用；(2)第一次匀胶：将硅片置于匀胶机吸盘上吸取2mlSU8光刻胶置于硅片中间进行匀胶；(3)第一次前烘：将第一次匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行第一次前烘；(4)第一次曝光：将第一次前烘后自然冷却至室温的光刻胶硅片置于曝光机中曝光；(5)第一次后烘：将第一次曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行第一次后烘；(6)第二次匀胶：将经过上述处理的镀有一层光刻胶的硅片自然冷却至室温后进行第二次匀胶；(7)第二次前烘：将匀胶完成的光刻胶硅片置于热板上进行第二次前烘；(8)第二次曝光：将第二次前烘后自然冷却至室温的光刻胶硅片置于曝光机中曝光；(9)第二次后烘：将第二次曝光完成的光刻胶硅片置于热板上进行第二次后烘；(10)显影：将经过第二次后烘的光刻胶硅片置于直径为15mm的玻璃培养皿内，添加20mlSU8显影液进行显影5-10min，然后用去离子水漂洗3-10min后取出，用氮气吹干；(11)坚膜：将显影完成后的硅片光刻胶模板置于热板上烘烤，最后自然冷却即得光刻胶模板。2.根据权利要求1所述的针对PDMS芯片转印的光刻胶模板加工方法，其特征在于，步骤(1)超声清洗的时间为15min，烘干温度为200℃，烘干时间为30min。3.根据权利要求1所述的针对PD...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯昌喜，张文杰，
申请(专利权)人：北京百奥芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11