低温等离子体刻蚀设备

光刻工艺光刻是用光刻胶、掩模和紫外光进行微制造 ,工艺如下 :(a)仔细地将基片洗净;(b)在干净的基片表面镀上一层阻挡层 ,例如铬、二氧化硅、氮化硅等;(c) 再用甩胶机在阻挡层上均匀地甩上一层几百 A厚的光敏材料——光刻胶。光刻胶的实际厚度与它的粘度有关 ,并与甩胶机的旋转速度的平方根成反比;(d) 在光掩模上制备所需的通道图案。将光掩模复盖在基片上,用紫外光照射涂有光刻胶的基片,光刻胶发生光化学反应;(e)用光刻胶配套显影液通过显影的化学方法除去经曝光的光刻胶。这样，可用制版的方法将底片上的二维几何图形精确地复制到光刻胶层上；(f) 烘干后 ,利用未曝光的光刻胶的保护作用 ,采用化学腐蚀的方法在阻挡层上精确腐蚀出底片上平面二维图形。掩模制备用光刻的方法加工微流控芯片时 ,必须首先制造光刻掩模。对掩模有如下要求：a.掩模的图形区和非图形区对光线的吸收或透射的反差要尽量大;b.掩模的缺陷如针孔、断条、桥连、脏点和线条的凹凸等要尽量少;c.掩模的图形精度要高。通常用于大规模集成电路的光刻掩模材料有涂有光胶的镀铬玻璃板或石英板。用计算机制图系统将掩模图形转化为数据文件，再通过专用接口电路控制图形发生器中的爆光光源、可变光阑、工作台和镜头，在掩模材料上刻出所需的图形。但由于设备昂贵，国内一般科研单位需通过外协解决，延迟了研究周期。由于微流控芯片的分辨率远低于大规模集成电路的要求，近来有报道使用简单的方法和设备制备掩模，用微机通过CAD软件将设计微通道的结构图转化为图象文件后，用高分辨率的打印机将图象打印到透明薄膜上，此透明薄膜可作为光刻用的掩模，基本能满足微流控分析芯片对掩模的要求。湿法刻蚀在光刻过的基片上可通过湿刻和干刻等方法将阻挡层上的平面二维图形加工成具有一定深度的立体结构。近年来，使用湿法刻蚀微细加工的报道较多，适用于硅、玻璃和石英等可被化学试剂腐蚀的基片。已广泛地用于电泳和色谱分离。湿法刻蚀的程序为 :(a) 利用阻挡层的保护作用，使用适当的蚀刻剂在基片上刻蚀所需的通道 ;(b) 刻蚀结束后 ,除去光胶和阻挡层，即可在基片上得到所需构型的微通道；(c)在基片的适当位置(一般为微通道的端头处)打孔，作为试剂、试样及缓冲液蓄池。刻有微通道的基片和相同材质的盖片清洗后，在适当的条件下键合在一起就得到微流控分析芯片。玻璃和石英湿法刻蚀时，只有含氢氟酸的蚀刻剂可用，如HF/HNO3，HF/ NH4。由于刻蚀发生在暴露的玻璃表面上，因此，通道刻的越深，通道二壁的不平行度越大 ,导至通道上宽下窄。这一现象限制了用湿法在玻璃上刻蚀高深宽比的通道。等离子体刻蚀等离子体刻蚀是一种以化学反应为主的干法刻蚀工艺，刻蚀气体分子在高频电场作用下，产生等离子体。等离子体中的游离基化学性质十分活泼，利用它和被刻蚀材料之间的化学反应，达到刻蚀微流控芯片的目的。等离子体刻蚀已应用于玻璃、石英和硅材料上加工微流控芯片 , 如石英毛细管电泳和色谱微芯片。先在石英基片上涂上一层正光胶 (爆光后脱落的光胶)，低温烘干后，放置好掩模，用紫外光照射后显影，在光胶上会产生微结构的图象。然后用活性CHF3等离子体刻蚀石英基片 ,基片上无光胶处会产生一定的深度通道或微结构。这样可产生高深宽比的微结构。近来，也有将等离子体刻蚀用于加工聚合物上的微通道的报道。http://www.whchip.com/upload/201610/1477271936108203.jpg

等离子体可以按温度分为高温等离子体和低温等离子体两大类。当温度高达10[sup]6[/sup]-10[sup]8[/sup]K时，所有气体的原子和分子完全离解和电离，称为高温等离子体；当温度低于10[sup]5[/sup]K时，气体部分电离，称为低温等离子体。在实际应用中又把低温等离子体分为热等离子体和冷等离子体。当气体压力在1.013X10[sup]5[/sup]帕（相当1大气压）左右，粒子密度较大，电子浓度高，平均自由程小，电子和重粒子之间碰撞频繁，电子从电场获得动能很快传递给重粒子，这样各种粒子（电子、正离子、原子、分子）的热运动能趋于相近，整个气体接进或达到热力学平衡状态，此时气体温度和电子温度基本相等，温度约为数千度到数万度，这种等离子体称为热等离子体。例如直流等离子体喷焰（DCP）和电感耦合等离子体炬（ICP）等都是热等离子体，如果放电气体压力较低，电子浓度较小，则电子和重粒子碰撞机会就少，电子从电场获得的动能不易与重粒子产生交换，它们之间动能相差较大电子平均动能可达几十电子伏，而气体温度较低，这样的等离子体处于非热力学平衡体系，叫做冷等离子体，例如格里姆辉光放电、空心阴极灯放电等。

北京时间12月26日消息，据国外媒体报道，科学家可能已经找到一种治疗感染比抗生素更好的方法。这种方法不是另一种药物，而是物理学成果——低温等离子体。这里的“冷”不是在北极感觉到的冷；而是有点像滚烫的对立面。等离子体是一种离子化气体，有时又被称作物质的第四态，一般温度高达数千摄氏度，热等离子体通常被用来给医疗设备杀菌。低温等离子体的温度接近室温。直到最近科学家才能在一个大气压环境下，让等离子体的温度平稳保持在35摄氏度到40摄氏度之间。这种温度足以安全触摸。俄罗斯莫斯科Gamaleya流行病学和微生物学研究所的斯维特拉娜·哀莫列娃和她的科研组，想看一看低温等离子体是如何对抗可引起感染的有害细菌的。他们利用实验室里的低温等离子体焰炬(低温等离子体燃烧器)轰击两种常见细菌——绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa) 和金黄色葡萄球菌，这些细菌经常出现在伤口感染处，但对抗生素具有耐药性，因为它们拥有被称作生物膜的保护层。5分钟后，等离子体焰炬杀死了一个皮氏培养皿里生长的99%的细菌，10分钟后，它杀死一只受伤老鼠伤口处的90%的细菌。由于这种焰炬能直接瞄准小面积的特定感染区域，因此在治疗过程中周围组织不会受损。哀莫列娃在一次吹风会上说：“低温等离子体通过破坏细菌的DNA及其表面结构，可以杀死细菌，这一过程不会损伤人体组织。更重要的是，我们已经证实等离子体可以杀死生长在伤口处的由生物膜保护的细菌，不过试验证实，更厚的生物膜对治疗具有一定的抵抗力。”研究人员把他们的研究成果发表在《微生物医学杂志》（Journal of Medical Microbiology）上。抗生素或许很快会遇到它的竞争者。低温等离子体疗法不仅避免了药物经常引发的副作用，而且这种离子化焰炬不管细菌对抗生素有没有耐药性，一律都会杀掉。没有细菌能逃过等离子体的“五指山”。（来源科学网）