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

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

.c
om

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

co

Xử lí đế bằng kĩ thuật ướt RCA1 và RCA2:

ng

oxy, kỹ thuật dung siêu âm, kỹ thuật làm sạch siêu tới hạn,…

an

 RCA1: Pha NH3 (dung dịch 25%) vào nước khử ion theo tỷ lệ 1:5; đun sôi

th

dung dịch và bổ sung H2O2 theo tỷ lệ 1:10. Nhúng phiến vào trong dung

ng

dịch trên trong khoảng thời gian 10 phút. Việc thực hiện quy trình này cho

du
o

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

u

bổ sung H2O2 theo tỷ lệ 1:10. Nhúng phiến vào dung dịch trên trong khoảng

cu

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
Si

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

CuuDuongThanCong.com

/>

Vì SU-8 là chất hữu cơ nên dùng phương pháp phủ quay trong mơi trường chân

khơng là thích hợp.
Vai trị: 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 75-100oC trong khoảng 10 phút để tăng cường sự bám dính

.c
om

của lớp cảm quang với bề mặt đế, đồng thời loại bỏ dung môi, ứng suất dư trong
lớp cảm quang.

co

Bước 3: Chiếu sáng

ng

Si

SU-8

an

Dùng đèn bức xạ ánh sáng cực tím UV (vùng cực tím sâu (150-300nm) -> vùng

th

cận cực tím (350-500nm) chiếu qua mặt nạ cảm quang và đi tới lớp cảm quang

du
o

ng

phủ qua đế. Mục đích: Tạo ảnh ẩn trên lớp cảm quang.

UV

Photo Mask

cu

u

SU-8
Si

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
hịa tan polymer ) hoặc phun chất hiện hình lên mẫu
 Sấy sau hiện hình trong mơi trường plasma oxygen: nhằm loại bỏ dung
mơi cịn dư, tăng cường sự bám dính của lớp SU-8 với đế.
SU-8
Si
CuuDuongThanCong.com

/>

Bước 5: Đổ hỗn hợp PDMS vào khuôn:

PDMS

SU-8

.c
om

Si

co

ng

Bước 6: Ủ nhiệt: T= 75°C, 2 giờ

an

ng

th

Si

SU-8

PDMS

cu

u

lại

du
o

Bước 7: Tách PDMS ra khỏi khn, khn khơng bị hư hỏng có thể sử dụng

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 Al2O3
Cu

CuuDuongThanCong.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 .
Ti

.c
om

Cu

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

Ni
Ti

th

an

co

ng

beam để tạo lớp mầm

ng

Cu

cu

u

quay

du
o

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

PMMA
Ti
Cu

Bước 5: Chiếu tia X

CuuDuongThanCong.com

/>

Mask
X ray

Cu

.c
om

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

ng

Cu

an

co

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

du
o

ng

th

Cu

cu

u

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

Cu

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

PDMS
Cu

CuuDuongThanCong.com

/>

Bước 10: Ủ nhiệt
PDMS
Cu

.c
om

Bước 11: Tách lớp PDMS bằng dao chuyên dụng

ng

Phương pháp 3: LIFT-OFF
Bước 1: Xử lí đế: tương tự phương pháp Photolithography

PR

co

Bước 2: Phủ lớp PR lên đế Si

th

Bước 3: Quy trình quang khắc

an

Si

du
o

ng

UV

Si

cu

u

Si

Bước 4: Phủ Polyimid bằng spin coating
Polyimid

Si

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

Si

CuuDuongThanCong.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
Ni có lớp
đệm Cr

Bước 2: Phủ lớp PR bằng phương pháp spin coating

.c
om

PI

PR

ng

PI

an

co

Bước 3: Quy trình quang khắc

ng

th

UV

PI

du
o

PI

cu

u

Bước 4: etching Ni/Cr bằng HNO3

PI

Bước 5: remove PR
PI

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

CuuDuongThanCong.com

/>

Phương pháp 3: Shadow mask tạo khuôn nhanh nhất, nhưng độ bám dính
khơng tốt
Đế: PI
Bước 1: Xử lí đế:

PI

.c
om

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
Metal shadow mask

co

ng

Cr

an

PI

ng

th

 Phủ lớp Ni trực tiếp bằng phương pháp ebeam

du
o

Ni
PI

cu

u

PI

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

CuuDuongThanCong.com

/>