对具有极小样本量的便携设备的需求增加, 推动了称为 BioMEMS 的设备的小型化。BioMEMS 是通过微加工生产的。利用半导体技术制作微尺度结构的过程。一种叫做光刻的微制造技术, 通常用来将复杂的图案用光投射到基板上。这段视频将介绍光刻的过程, 在实验室演示技术, 并提供一些应用的洞察力, 影印是使用。
半导体, 即硅片, 通常用作微制造的基板, 通过光刻。首先, 对硅片进行清洗, 去除有机污染物。然后在顶部形成基板层。例如, 二氧化硅是利用热氧化形成的。要开始光刻, 一层粘性的, UV 活性物质, 称为光刻胶, 是在基板上的均匀厚度的旋转涂层。该光刻胶涂层基板, 然后暴露在强烈的 UV 光, 通过一个精确的图案模具称为掩。存在两种类型的光刻胶;第一正面抵抗变得可溶解在曝光到紫外光。相反, 负抵抗的暴露区域成为交叉连接并且是不溶的。然后用显影液除去光刻胶的可溶性部分。留下图案的光刻胶和暴露的基底区域。该模式被蚀刻到暴露的二氧化硅层。一种称为反应离子蚀刻的干法蚀刻技术使用化学反应等离子体去除晶片上沉积的物质。另外, 湿蚀刻, 如氢氟酸可以用来蚀刻二氧化硅。蚀刻技术将因所处理的材料而异。最后, 去除剩余的光刻胶, 留下精确的硅微结构。这种结构可以直接使用, 或者作为制造电子和微流体装置的模具。现在已经解释了光刻的基本步骤, 让我们来看看如何在一个干净的房间环境中执行程序。
首先, 将用于创建图案的照片掩码由制造商设计并订购。然后, 光刻过程是在一个干净的房间, 定期过滤空气, 以减少灰尘污染。首先, 用热氧化法在硅片表面形成二氧化硅层。一旦晶片被氧化, 它就被放在自旋涂布机卡盘上。光刻胶被倒入晶片的中心, 直到它覆盖了晶片的大部分表面。该光刻胶是然后旋转涂层, 创造一个均匀, 薄涂层。其次, 涂层的硅片是软出炉的热板, 蒸发任何溶剂, 并固化的光刻胶。晶片被装入掩模器, 包含所需图案的特定照片掩码。然后, 晶片暴露在 UV 光透过照片掩膜, 然后硬烘烤, 以设置开发的光刻胶。使用特定于所使用的光刻胶类型的显影液去除光刻胶的可溶性区域。最后, 晶片被冲洗和烘干, 在晶片上留下图案的光刻胶。
在光刻之后, 采用深反应离子蚀刻的方式蚀刻到二氧化硅的顶层。蚀刻后, 其余的光刻胶通过浸泡在适当的光刻胶去除的晶片。然后用异丙醇和丙酮冲洗硅片, 在氮气下烘干。接下来, 一个食人鱼清洁解决方案准备去除过剩的有机残留物。食人鱼是浓硫酸和过氧化氢的混合物。这个解决方案必须使用在一个批准, 通风良好的引擎盖与适当的培训。食人鱼是非常危险的, 可以是爆炸性的。该晶片被淹没在食人鱼几分钟, 然后用水冲洗。最后, 用丙酮和甲醇冲洗硅片, 用氮气烘干, 留下干净、最终的结构。
采用光刻法生成的微尺度图案, 用于制造广泛的 BioMEMS 器件。例如, 光刻可以用于在基板上创建金属图案, 如硅片或玻璃滑动片。金属是用溅射涂层或金属蒸发在光刻胶图案的顶端沉积, 而不是蚀刻掉基体的顶层。在这个例子中, 一个铬粘附层是涂在一个玻璃幻灯片, 其次是一个金色的层。沉积后, 光刻被清除, 以揭露黄金图案。金图案可用于细胞的可控组装, 或用作生物电子学的电极。光刻也可用于制造聚合物微模式。为此, 在光刻之前, 一层聚合物被沉积在硅片的顶部。就像硅晶片上的二氧化硅层一样, 被发达的光刻胶暴露出来的聚合物模式也被蚀刻掉了。剩下的光刻胶被去除, 只留下图案的聚合物。这种带图案的聚合物可用于诱导聚合物岛上或周围的受控细胞生长。虽然光刻是有限的微尺度, 纳米尺度的模式可以制造使用聚焦离子束, 或谎言。蚀用一束离子以精确的方式在一个表面上沉积材料。在这个例子中, 预图案金电极功能化钼晶体。然后, 纳米级的铂桥被沉积使用的谎言连接晶体的金电极。这些结构可以用来改善和进一步小型化 BioMEMS 设备。
你刚刚看了朱庇特的介绍微制造通过光刻。你现在应该了解基本的光刻工艺, 它是如何在实验室进行的, 以及一些方法, 该技术是用于制造 BioMEMS 设备。谢谢收看
BioMEMs 器件的制造通常是用一种叫做光刻的微细加工技术来完成的。这种广泛使用的方法利用光把一个图案转移到硅片上, 并为许多类型的 BioMEMs 器件的制造提供了基础。
本视频介绍了光刻技术, 展示了如何在洁净室进行过程, 并介绍了该过程的一些应用。
对具有极小样本量的便携设备的需求增加, 推动了称为 BioMEMS 的设备的小型化。BioMEMS 是通过微加工生产的。利用半导体技术制作微尺度结构的过程。一种叫做光刻的微制造技术, 通常用来将复杂的图案用光投射到基板上。这段视频将介绍光刻的过程, 在实验室演示技术, 并提供一些应用的洞察力, 影印是使用。
半导体, 即硅片, 通常用作微制造的基板, 通过光刻。首先, 对硅片进行清洗, 去除有机污染物。然后在顶部形成基板层。例如, 二氧化硅是利用热氧化形成的。要开始光刻, 一层粘性的, UV 活性物质, 称为光刻胶, 是在基板上的均匀厚度的旋转涂层。该光刻胶涂层基板, 然后暴露在强烈的 UV 光, 通过一个精确的图案模具称为掩。存在两种类型的光刻胶;第一正面抵抗变得可溶解在曝光到紫外光。相反, 负抵抗的暴露区域成为交叉连接并且是不溶的。然后用显影液除去光刻胶的可溶性部分。留下图案的光刻胶和暴露的基底区域。该模式被蚀刻到暴露的二氧化硅层。一种称为反应离子蚀刻的干法蚀刻技术使用化学反应等离子体去除晶片上沉积的物质。另外, 湿蚀刻, 如氢氟酸可以用来蚀刻二氧化硅。蚀刻技术将因所处理的材料而异。最后, 去除剩余的光刻胶, 留下精确的硅微结构。这种结构可以直接使用, 或者作为制造电子和微流体装置的模具。现在已经解释了光刻的基本步骤, 让我们来看看如何在一个干净的房间环境中执行程序。
首先, 将用于创建图案的照片掩码由制造商设计并订购。然后, 光刻过程是在一个干净的房间, 定期过滤空气, 以减少灰尘污染。首先, 用热氧化法在硅片表面形成二氧化硅层。一旦晶片被氧化, 它就被放在自旋涂布机卡盘上。光刻胶被倒入晶片的中心, 直到它覆盖了晶片的大部分表面。该光刻胶是然后旋转涂层, 创造一个均匀, 薄涂层。其次, 涂层的硅片是软出炉的热板, 蒸发任何溶剂, 并固化的光刻胶。晶片被装入掩模器, 包含所需图案的特定照片掩码。然后, 晶片暴露在 UV 光透过照片掩膜, 然后硬烘烤, 以设置开发的光刻胶。使用特定于所使用的光刻胶类型的显影液去除光刻胶的可溶性区域。最后, 晶片被冲洗和烘干, 在晶片上留下图案的光刻胶。
在光刻之后, 采用深反应离子蚀刻的方式蚀刻到二氧化硅的顶层。蚀刻后, 其余的光刻胶通过浸泡在适当的光刻胶去除的晶片。然后用异丙醇和丙酮冲洗硅片, 在氮气下烘干。接下来, 一个食人鱼清洁解决方案准备去除过剩的有机残留物。食人鱼是浓硫酸和过氧化氢的混合物。这个解决方案必须使用在一个批准, 通风良好的引擎盖与适当的培训。食人鱼是非常危险的, 可以是爆炸性的。该晶片被淹没在食人鱼几分钟, 然后用水冲洗。最后, 用丙酮和甲醇冲洗硅片, 用氮气烘干, 留下干净、最终的结构。
采用光刻法生成的微尺度图案, 用于制造广泛的 BioMEMS 器件。例如, 光刻可以用于在基板上创建金属图案, 如硅片或玻璃滑动片。金属是用溅射涂层或金属蒸发在光刻胶图案的顶端沉积, 而不是蚀刻掉基体的顶层。在这个例子中, 一个铬粘附层是涂在一个玻璃幻灯片, 其次是一个金色的层。沉积后, 光刻被清除, 以揭露黄金图案。金图案可用于细胞的可控组装, 或用作生物电子学的电极。光刻也可用于制造聚合物微模式。为此, 在光刻之前, 一层聚合物被沉积在硅片的顶部。就像硅晶片上的二氧化硅层一样, 被发达的光刻胶暴露出来的聚合物模式也被蚀刻掉了。剩下的光刻胶被去除, 只留下图案的聚合物。这种带图案的聚合物可用于诱导聚合物岛上或周围的受控细胞生长。虽然光刻是有限的微尺度, 纳米尺度的模式可以制造使用聚焦离子束, 或谎言。蚀用一束离子以精确的方式在一个表面上沉积材料。在这个例子中, 预图案金电极功能化钼晶体。然后, 纳米级的铂桥被沉积使用的谎言连接晶体的金电极。这些结构可以用来改善和进一步小型化 BioMEMS 设备。
你刚刚看了朱庇特的介绍微制造通过光刻。你现在应该了解基本的光刻工艺, 它是如何在实验室进行的, 以及一些方法, 该技术是用于制造 BioMEMS 设备。谢谢收看
对样品量极小的便携式设备的需求增加，推动了 BioMEMS 设备的小型化。BioMEM 是通过微加工生产的。使用半导体技术制造微尺度结构的工艺。一种称为光刻的微纳加工技术通常用于利用光将复杂图案化到基板上。本视频将介绍光刻工艺，在实验室中演示该技术，并深入了解使用光刻的一些应用。
半导体，即硅晶片，通常用作通过光刻进行微加工的基板。首先，清洁晶片以去除有机污染物。然后在顶部形成一个基层。例如，二氧化硅是通过热氧化形成的。要开始光刻，需要在基板上旋涂一层粘性的紫外线反应性物质（称为光刻胶）至均匀的厚度。然后，光刻胶涂层的基板通过称为光掩模的精确图案模板暴露在强紫外光下。存在两种类型的光刻胶;第一种正性光刻胶在紫外线下变得可溶。相反，负性光刻胶的暴露区域会交联并且不溶。然后使用显影液去除光刻胶的可溶性部分。留下图案化的光刻胶和曝光的基板区域。然后将图案蚀刻到暴露的二氧化硅层中。一种称为反应离子刻蚀的干法刻蚀技术使用化学反应等离子体去除沉积在晶圆上的材料。或者，可以使用湿法蚀刻（例如氢氟酸）来蚀刻二氧化硅。蚀刻技术将根据所加工的材料而有所不同。最后，去除剩余的光刻胶，留下精确图案化的硅微结构。然后可以直接使用这种结构，或用作制造电子和微流体设备的模具。现在已经解释了光刻的基本程序，让我们看看如何在洁净室环境中执行该程序。
首先，将用于创建图案的光掩模是从制造商处设计和订购的。然后，光刻工艺在洁净室中进行，洁净室通常会过滤空气，以最大限度地减少灰尘污染。首先，利用热氧化在硅晶片表面形成二氧化硅层。一旦晶圆被氧化，它就会被放置在旋涂机卡盘上。将光刻胶倒入晶圆的中心，直到它覆盖晶圆的大部分表面。然后对光刻胶进行旋涂，以形成均匀的薄涂层。接下来，将涂布的晶圆在热板上软烘烤，以蒸发任何溶剂，并固化光刻胶。晶圆被加载到掩模对准器中，其中包含所需图案的特定光掩模。然后，将晶圆通过光掩模暴露在紫外光下，然后进行硬烘烤以固定显影的光刻胶。使用特定于所用光刻胶类型的显影液去除光刻胶的可溶性区域。最后，对晶圆进行冲洗和干燥，将图案化的光刻胶留在晶圆上。
光刻之后，使用深度反应离子蚀刻将图案蚀刻到二氧化硅的顶层。蚀刻后，通过将晶圆浸泡在适当的光刻胶去除剂中来去除剩余的光刻胶。然后用异丙醇和丙酮冲洗晶片，并在氮气下干燥。接下来，制备食人鱼清洁溶液以去除多余的有机残留物。食人鱼是浓硫酸和过氧化氢的混合物。该解决方案必须在经过批准、通风良好的通风橱中使用，并经过适当的培训。食人鱼非常危险，可能具有爆炸性。将晶片浸入食人鱼中几分钟，然后用水冲洗。最后，用丙酮和甲醇冲洗晶片，并用氮气干燥，留下干净的最终结构。
光刻产生的微尺度图案用于创建各种 BioMEM® 设备。例如，光刻技术可用于在基板（如硅晶片或载玻片）上创建金属图案。金属不是蚀刻掉基板的顶层，而是使用溅射涂层或金属蒸发沉积在光刻胶图案的顶部。在这个例子中，铬粘附层涂在载玻片上，然后是金层。沉积后，去除光刻胶以露出金图案。然后，金图案可用于细胞的受控组装，或用作生物电子学的电极。光刻技术也可用于创建聚合物微图案。为此，在光刻之前，在硅晶片顶部沉积一层聚合物。与硅片上的二氧化硅层一样，显影的光刻胶曝光的聚合物图案被蚀刻掉。然后去除剩余的光刻胶，只留下图案化聚合物。图案化聚合物可用于诱导聚合物岛上或周围的受控细胞生长。虽然光刻技术仅限于微观尺度，但可以使用聚焦离子束 （FIB） 制造纳米级图案。FIB 使用离子束以精确的模式烧蚀或沉积表面上的材料。在这个例子中，预图案化的金电极用钼晶体功能化。然后，使用 FIB 沉积纳米级铂桥，将晶体连接到金电极。然后，这些结构可用于改进和进一步小型化 BioMEM® 设备。
您刚刚观看了 Jove 的 Introduction to Microfabrication via Photolithography。您现在应该了解基本的光刻工艺、它在实验室中的执行方式，以及该技术在制造 BioMEM 设备中的一些方法。感谢观看。
Chapters in this video
0:07
Overview
0:47
Principles of Photolithography
2:49
Photolithography with Positive Resist
4:11
Pattern Etching and Cleaning
5:16
Applications
7:19
Summary
Videos from this collection:
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved