薯条和小费

Frank Benesch Lee先生，若泽MLazaro GuevaraDirk R.阿尔布雷希特

伍斯特理工学院Worcester马01609美国

为什么它有用？

现代微流控器件可以结合不同高度的通道来实现其设计功能。示例包括水动力聚焦[1]，细胞陷阱[ 2 ]，以及隔离细胞成分的腔体[3]。这些器件是由多层SU-8光刻胶母模制成的。每层高度需要一组单独的光刻步骤，包括光刻胶旋转，光罩对准，曝光，烘焙，最后是一个开发步骤，以显示3D抵抗图案。

面具校准仪有显微镜和精密的测微计，每层光罩的微米级校准，在基板晶圆上有可见的标记。它们是制作精确对准的多层图案必不可少的工具，但是在许多研究性大学的洁净室里，他们的巨额开支可能会使他们远离教学机构和个别实验室。

相反，使用便宜的紫外线光源可以制备单层微流体。甚至是自制的。原则上，可以在显微镜下进行手动光罩校准，然后带到紫外线源，然而，这带来了一些复杂的情况。第一，使用便宜的显微镜或立体镜很难看到对准特征。尤其是在薄的SU8层中，由于开发前暴露区和未暴露区的对比差。第二，在向曝光系统移动过程中可能会发生错位。

这里我们介绍了一种手动光罩定位方法，其精度为50微米，不借助于掩模对准器。

我需要什么？

• 光刻设备和用品：
  • 旋转涂布机，和紫外线曝光系统
  • 基板晶圆及SU-8光刻胶
• 小型显微镜（例如USB）或立体显微镜
• 每层的光罩透明胶片
• 透明胶带
• 细尖永久标记
• 直刀片
• 切割垫
• 4个小（3/4”）或迷你（1/2”）活页夹
• 玻璃板，大约。4×5“，与曝光系统兼容

我该怎么办？

• 从透明片上切下光罩，留下4个角标签。在显微镜下将两个掩模相对对齐（图1a），并用活页夹将它们夹在一起。确保正确的蒙版方向，并检查蒙版上多个对准标记的对准精度。（请注意，使用立体显微镜的水平对准精度较低，因为每只眼睛的光路成5-8度角，而垂直对齐不受影响。首先沿垂直方向对齐，然后将遮罩旋转90度，以确保在水平和垂直方向上精确对齐。）在每个角落添加活页夹（图1b）。并确认对准。下一步，一次取下一个活页夹，用直的刀片在每个卡舌上切一个锋利的V形缺口，通过两个面具。将刀片垂直向下压，以避免移动对中。更换活页夹，然后继续下一个拐角，直到所有4个切口都被切割（图1c）。

2. 将第一层SU-8旋转至所需厚度并预烘烤。在晶圆底部贴上4片透明胶带，使粘边朝上（图2a）。把第一个掩模放在晶片上，轻轻按压以将其粘到胶带卡舌上。使用细尖标记将对准缺口（图2b）追踪到透明胶带（图2c）上。转移到紫外线曝光系统并曝光。小心地移除掩模，而不将透明胶带从晶圆上拆下并烘烤后。透明胶带与95°C烘烤兼容。使用另一条胶带覆盖胶带Tabs保护标记不受污染，并允许下一个蒙版平滑对齐。

3. 旋涂下一层光致抗蚀剂并预烘烤（图3a）。用一圈透明胶带将晶圆贴在玻璃板上，使其保持原位。将第二个掩模放置在晶圆上，确保对齐“V”标记在每个对齐槽口内居中，并穿过所有4个角（图3b）。用薄（2-3 mm宽）胶带将面罩粘到玻璃板上，并根据需要调整对齐。小心地将玻璃板与晶圆和对齐的光罩转移以进行曝光（图3c）。

4. 对任何其他层重复步骤3。取下胶带凸耳并显影光刻胶。在显微镜下评估校准精度（图4）。

结论：

在这个提示中，我们提出了一种手动校准多个透明光罩的方法。我们实现了<100微米和50微米的可重复精度（图4a）。这些精度在许多多层设计的要求公差范围内（图4b）。在许多情况下，较小的设计备选方案可以放宽对准公差，例如，在一个圈闭设计中，包含一个薄的水平通道，允许流体绕过，但捕获较大的物体（图4c）。在这个例子中，100μm宽的旁路通道仅部分覆盖陷阱缺口，然而，将旁路通道扩大到400μm，尽管有轻微的偏差，但仍能实现功能性设备。总体而言，这种简单的方法可以制造含有多层高度的微流体装置模具，没有昂贵的面具校准设备，精度至少为50μm。此外，切割对准标记后，在光刻过程中根本不需要显微镜，加速制造多个主控形状。

确认：
NSF IGERT DGE 1144804（FBL）提供的资金，富布赖特·拉斯帕（JMLG）危地马拉圣卡洛斯大学（JMLG）NSF CBET 1605679（DRA）国家卫生研究院R01DC16058（DRA）和巴勒斯威尔康卡西（DRA）。确认：

参考文献：

1. Chih ChangC.H.支雄Y.Ruey Jen二维聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道的三维水动力聚焦。微机械与微工程杂志，2007。十七（8）：P.1479。
2. 埃里克森J.等，笼状神经元MEA：一个长期研究培养的神经网络连通性的系统。神经科学方法杂志，新利手机客户端2008。一百七十五（1）：P.1-16。
3. 泰勒，a.M.等，中枢神经轴索损伤的微流体培养平台，再生和运输。自然方法，2005。二（8）：P.599—605。
4. 埃里克施塔德M.e.古铁雷斯A.Groisman基于发光二极管的低成本低维护紫外光刻光源。芯片实验室2015。十五（1）：P.55-61。