Thiết kế và chế tạo vi dòng chất lỏng trên vật liệu PDMS

Nhúng phiến vào trong dung dịch trên trong khoảng thời gian 10 phút.. Việc thực hiện quy trình này cho phép loại bỏ các chất bẩn hữu cơ.. Nhúng phiến vào dung dịch trên trong khoảng thời

Mai Thị Bảo Trân 1419334, Hoàng Ngọc Trinh 1419337, Phan Huỳnh Bảo Trúc 1419349, Vũ Lã Thanh Vân 1419373, Bùi Thị Thu Thảo 1419274

Thiết kế và chế tạo vi dòng chất lỏng trên vật liệu PDMS có kích thước ngang 20 μm, sâu 30 μm

Phương pháp 1: Photo lithography

Đế Si

Khuôn: SU-8 ( cảm quang âm)

Bước 1:

Xử lí đế bằng nhiều kỹ thuật: Kỹ thuật ướt, kỹ thuật nhiệt, kỹ thuật plasma bằng oxy, kỹ thuật dung siêu âm, kỹ thuật làm sạch siêu tới hạn,…

Xử lí đế bằng kĩ thuật ướt RCA1 và RCA2:

 RCA1: Pha NH3 (dung dịch 25%) vào nước khử ion theo tỷ lệ 1:5; đun sôi dung dịch và bổ sung H2O2 theo tỷ lệ 1:10 Nhúng phiến vào trong dung dịch trên trong khoảng thời gian 10 phút Việc thực hiện quy trình này cho phép loại bỏ các chất bẩn hữu cơ

 RCA2: Pha axit HCl vào nước khử ion theo tỷ lệ 1:6; đun sôi dung dịch và

bổ sung H2O2 theo tỷ lệ 1:10 Nhúng phiến vào dung dịch trên trong khoảng thời gian là 10 phút Quy trình này được sử dụng để loại bỏ các ion kim loại

 Loại bỏ lớp oxit trên đế Si bằng cách nhúng mẫu vào dung dịch HF 1% trong một khoảng thời gian ngắn

 Rửa trong nước khử ion

Bước 2: Phủ SU-8 bằng phương pháp phủ quay:

Si cuu duong than cong com

Vì SU-8 là chất hữu cơ nên dùng phương pháp phủ quay trong môi trường chân không là thích hợp

Vai trò: chất cảm quang như lớp bảo vệ cho bề mặt mẫu tránh bị tác dụng của các dung dịch hóa học

Vận tốc phủ: 1500-8000 vòng/phút để tạo độ đồng đều của lớp cảm quang

Nung sơ bộ: ở nhiệt độ 75-100o

C trong khoảng 10 phút để tăng cường sự bám dính của lớp cảm quang với bề mặt đế, đồng thời loại bỏ dung môi, ứng suất dư trong lớp cảm quang

Bước 3: Chiếu sáng

Dùng đèn bức xạ ánh sáng cực tím UV (vùng cực tím sâu (150-300nm) -> vùng cận cực tím (350-500nm) chiếu qua mặt nạ cảm quang và đi tới lớp cảm quang phủ qua đế Mục đích: Tạo ảnh ẩn trên lớp cảm quang

Bước4: Hiện hình chuyển ảnh ẩn trong lớp cảm quang  ảnh nổi

 Sử dụng kỹ thuật hiện hình ướt: Nhúng mẫu trong chất hiện hình (chất

hòa tan polymer ) hoặc phun chất hiện hình lên mẫu

 Sấy sau hiện hình trong môi trường plasma oxygen: nhằm loại bỏ dung

môi còn dư, tăng cường sự bám dính của lớp SU-8 với đế

Si

SU-8

UV

Si

SU-8

Photo Mask

cuu duong than cong com

Bước 5: Đổ hỗn hợp PDMS vào khuôn:

Bước 6: Ủ nhiệt: T= 75°C, 2 giờ

Bước 7: Tách PDMS ra khỏi khuôn, khuôn không bị hư hỏng có thể sử dụng lại

Phương pháp2: LIGA

(Chiều cao> chiều ngang)

Đế nền kim loại Cu phủ lớp Ti bằng phương pháp phún xạ

Bước 1: Xử lí đế như phương pháp đánh bóng hóa học hoặc bằng phương pháp thổi chùm vi hạt đơn tinh thể Al 2 O 3

Cu

Si

SU-8

PDMS

Si

SU-8

PDMS cuu duong than cong com

Bước 2: Phủ Ti lên lớp Cu bằng phương pháp phún xạ, oxy hóa lớp Ti trong dung

dịch ( 0,5M NaOH và 0,5M H2O2 ở nhiệt độ 65oC) để tăng cường độ bám dính lên

đế của lớp vật liệu cảm tia X

Bước 3: phủ lớp Ni mỏng (cỡ 150 Å ) lên lớp lót Ti bằng phương pháp bốc bay

e-beam để tạo lớp mầm

Bước 4: phủ lớp cảm quang PMMA ( cảm quang dương) bằng phương pháp phủ

quay

Bước 5: Chiếu tia X

Cu

Ti

Cu

Ni

Ti

Cu

PMMA

Ti cuu duong than cong com

Bước 6: Hiện hình, các vùng bị chiếu xạ sẽ bị khắc tẩy bỏ bằng tia X

Bước 7: phủ vật liệu kim loại Ni bằng phương pháp mạ điện

Bước 8: remove PMMA bằng dung dịch KOH,TMAH và ketone

Bước 9: Đổ hỗn hợp PDMS vào khuôn ( Phủ lớp chống dính khuôn trước)

Cu

X ray

Mask

Cu

Cu

Cu

PDMS

Cu cuu duong than cong com

Bước 10: Ủ nhiệt

Bước 11: Tách lớp PDMS bằng dao chuyên dụng

Phương pháp 3: LIFT-OFF

Bước 1: Xử lí đế: tương tự phương pháp Photolithography

Bước 2: Phủ lớp PR lên đế Si

Bước 3: Quy trình quang khắc

Bước 4: Phủ Polyimid bằng spin coating

Bước 5: Remove PR => thu được khuôn Si-polyimid

PDMS

Cu

Si

PR

Si

UV

Si

Si

Polyimid

Si cuu duong than cong com

Bước 6: Đổ dung dịch PDMS, ủ nhiệt, tách khuôn như trên

Phương pháp 4 : Etching

Bước 1 : xử lý đế, phủ Ni lên đế PI có lớp đệm Cr để tăng độ bám dính cho đế

bằng phương pháp bốc bay E-beam

Bước 2: Phủ lớp PR bằng phương pháp spin coating

Bước 3: Quy trình quang khắc

Bước 4: etching Ni/Cr bằng HNO3

Bước 5: remove PR

Bước 6: đổ PDMS vào khuôn (xử lí chống dính), ủ nhiệt, tách khuôn như trên

PI

Ni có lớp đệm Cr

PI

PR

PI

UV

PI

PI

PI cuu duong than cong com

Phương pháp 3: Shadow mask tạo khuôn nhanh nhất, nhưng độ bám dính không tốt

Đế: PI

Bước 1: Xử lí đế:

Bước 2: Phủ trực tiếp Cr/Ni bằng phương pháp e-beam: dùng metal shadow mask

che phần không phủ lại:

 Phủ lớp đệm Cr bằng phương pháp ebeam để tăng độ bám dính

 Phủ lớp Ni trực tiếp bằng phương pháp ebeam

Bước 3: Đổ PDMS ( xử lí chống dính trước khi phủ): như phương pháp trên

Bước 4: Ủ nhiệt: như phương pháp trên

Bước 5: Tách khuôn như các phương pháp trên

PI

PI

Metal shadow mask

Cr

PI

Ni

PI

cuu duong than cong com