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　　微流体和光学传感平台平时由玻璃和熔融石英(石英)制成，由于它们具有光学透后性和化学惰性。氢氟酸(HF)溶液是用于深度蚀刻二氧化硅衬底的选取的蚀刻介质，可是因为HF转移穿过大大都掩模资料的腐蚀性，关于大于1小时的蚀刻时辰，处分计划变得繁杂和腾贵。咱们正在此提出蚀刻到赶过600微米深的熔融石英中，同时依旧衬底没有凹坑并依旧适合于生物成像的掷光蚀刻轮廓。咱们操纵耐HF的光敏抗蚀剂(HFPR ),它正在49%的HF溶液中不会被腐蚀。比拟了仅用HFPR掩蔽的衬底和正在Cr/Au和众晶硅掩模上构图的HFPR的蚀刻特点。咱们操纵这种蚀刻工艺创设了8-16微米厚的悬浮熔融石英膜，并证明通过该膜成像不会对生物结构荧光显微镜的图像质地发生负面影响。最终，咱们正在悬浮膜中告终了小的通孔阵列。这种筑筑将运用于平面电心理学平台，越发是须要光学成像的地方。

　　玻璃和熔融石英是修筑微机电编制(MEMS)、芯片实践室和微流体平台的有吸引力的资料，由于它们具有化学惰性、生物相容性、光学透后性、呆滞刚性、高熔点、电绝缘性、不透气性以及与硅、玻璃和聚二甲基硅氧烷(PDMS)联合的本领。然而，很众为硅开辟的晶片级加工门径谢绝易移动到玻璃上；于是，曾经采用了一系列创设身手，比如穿过玻璃的离子径迹蚀和激光加工熔融石英和福图兰光组织玻璃陶瓷。这些门径曾经用于告终高纵横比的微流体安装清静面膜片钳电极正在玻璃资料中。为了避免操纵特意的筑筑，迩来曾经竭力使晶片周围的加工门径实用于玻璃，即反映离子蚀刻和光刻界说的“湿法”蚀刻。这些门径曾经可能告终众种安装，征求独立式气腔，微型泵，毛细管电泳微室，高Q因子谐振器，微流体通道，波导，生物说明筑筑和单细胞缉捕孔，平面膜片钳电极，以及光学传感平台。

　　反映离子蚀刻是集成电途(IC)身手的首要构成部门，这是因为其各向异性和相关于掩模和底层的选取性。然而，玻璃的蚀刻速度比硅低大约一个数目级。于是，当蚀刻玻璃时，须要相对较高的偏压，这会损害掩模资料的选取、蚀刻轮廓的腻滑度和可到达的蚀刻深度。氢氟酸溶液中的“湿”蚀刻硼硅酸盐和铝硅酸盐玻璃显示出高达8.μm/min的蚀刻速度，但因为存正在不溶性杂质，它们体现出各向同性的蚀刻轮廓和磨砂蚀刻轮廓。相反，蚀刻纯无定形二氧化硅(熔融二氧化硅/石英)会发生光学透后的轮廓，但蚀刻速度约为1微米/分钟。固然曾经开辟了正在硼硅酸盐HF蚀刻经过中裁汰光学透后度耗损的门径，熔融石英如故具有化学纯度的上风，这使得它与CMOS处分身手兼容并袪除底物自己荧光。以前用于熔融石英的掩蔽膜资料征求铬(Cr) ，光刻胶、众晶硅(polySi)、非晶硅、铝、氮化硅和铬/金(Cr/Au) 。比如，用Cr/Au掩模正在49% HF中湿法蚀刻熔融石英60微米深1小时和104微米深，正在加热的缓冲氟化铵溶液中操纵应力减小的Cr掩模7小时[25].假使须要熔融石英蚀刻深度基础上大于100微米，则须要特别长的蚀刻时辰和/或浓缩的HF溶液(49质地%),这导致HF最终转移通过大大都掩模资料，导致轮廓点蚀，并最终导致掩模退化和/或剥离。

　　咱们正在此呈文了一种蚀刻深度大于600微米的熔融石英的门径，同时操纵抗HF的光敏抗蚀，依旧基底没有凹坑并依旧适合生物成像的掷光蚀刻轮廓。是一种负性抗蚀剂编制，由热塑性环烯烃共聚物构成，该共聚物是一种高度非极性和疏水性的会集物。光敏剂诱导交联，使其不溶于烃基显影溶剂。除了上述机能以外，交联资料的最小自正在体积使极性HF分子通过HFPR的扩散最小化，于是使其耐49% HF 。关于仅用HFPR、Cr/Au和polySi掩蔽的衬底以及由HFPR珍惜的Cr/Au和polySi膜，比拟了底切和掩模退化。其余，还比拟了差异蚀刻深度的轮廓腻滑度。咱们仅操纵HFPR正在熔融石英晶片中演示了深沟槽，袪除了对熔炉或金属蒸发器重积的须要很众蚀刻运用的掩蔽膜。假使将640微米蚀刻到约650微米厚的晶片，所得悬浮膜的轮廓足够腻滑以应承荧光成像而不耗损图像质地。最终，咱们正在熔融石英悬浮膜中等离子体蚀刻孔阵列，其可用作平面膜片钳电极和/或抽吸电极阵列。

　　3.1.1铬/金+ HFPR。因为金的化学惰性和铬对玻璃和熔融石英的强粘附性，金-铬膜被平凡用作HF蚀刻的掩模资料。仅操纵Cr/Au举动掩模，正在熔融石英中蚀刻大约200微米深，咱们可能取得光学透后的蚀刻轮廓，尽量掩模下的石英轮廓紧张凹陷(图2a)。先前操纵铬/金掩模的呈文也显示了肖似的点蚀特点[3].然而，当咱们用HFPR进一步珍惜Cr/Au膜时，特点边际的Cr/Au掩模要好得众

　　3.1.2众晶硅+ HFPR。为了蚀刻600微米深的熔融石英，咱们选取了众晶硅掩模，由于之前曾经证实它显示出比Cr/Au昭着更少的点蚀3].然而，咱们操纵1.5微米厚的众晶硅薄膜的考试没有凯旋。如正在以前的呈文中AG九游会，正在49% HF中蚀刻40分钟后，众晶硅膜依旧完好陷3]，但正在2小时后，众晶硅膜中的蚀刻缺陷显露，5小时后，咱们不得不甩手蚀刻，由于薄膜上有凹痕，HF溶液从晶片支架的o型环下败露(图2d)。为通晓决这个题目，咱们正在众晶硅薄膜来珍惜它。这种战术应承咱们正在熔融石英中蚀刻赶过600微米，尽量正在9小时的蚀刻时辰后，下面的众晶硅和熔融二氧化硅有昭着的凹痕。其余，图案化特点边际的众晶硅曾经退化(图2e)，这有时会导致众晶硅碎片落到平整的蚀刻轮廓上，从而导致微掩模。

　　用Cr/Au + HFPR掩蔽导致蚀刻速度为1.12±0.06微米/分钟(均匀程序过错，N=7个晶片蚀刻162-184分钟；图3a)。该速度对应于3小时内202×11微米的最终蚀刻深度。与晶片之间蚀刻速度的明显可变性相反，正在单个晶片内，蚀刻速度正在空间上特别平均:当用限度众个沟槽的掩模处分两个晶片时，正在166分钟的蚀刻后，这些沟槽的深度正在0.33和0.48微米(两个晶片的每一个中15个丈量的沟槽的蚀刻深度的均方根可变性)内是恒定的。当寡少操纵HFPR时，蚀刻速度特别好似，假使当蚀刻大约200微米时，这导致比Cr/Au + HFPR大得众的底切(图3a)。

　　图3。差异掩模计划的蚀刻特点和蚀刻速度的轮廓丈量迹线。a .正在用Cr/Au + HFPR掩模(血色)和寡少的HFPR(蓝色)蚀刻大约200微米深度后，熔融石英的特点轮廓和蚀刻速度。蚀刻特点的纵横比(深度/图案直径)约为0.22。b .用polySi + HFPR掩模(绿色)和HFPR掩蔽的熔融石英的特点轮廓和蚀刻速度

　　单独一人(蓝色)。仅用HFPR掩蔽的晶片开始被蚀刻334-390微米深，

　　食人鱼洗涤，丈量。然后，再次用HFPR对类似的蚀刻晶片实行构图，并第二次蚀刻至547–617 μm的总深度。蚀刻特点的纵横比约为0.70。轮廓轨迹上方的橙色组织吐露原始掩模图案。差错条代外几个晶片的蚀刻速度的程序过错。

　　咱们华林科纳曾经提出了一种处分计划，该计划能够正在熔融石英中湿法蚀刻起码600微米深。咱们用耐HF的光敏抗蚀剂ProTEK PSA告终了这一点。这种掩模工艺不须要赶过程序的光刻筑筑(外1)，发生了无凹坑的衬底和均匀粗拙度约为10 nm的蚀刻轮廓，尽量具有明显的特点底切。当HFPR与Cr/Au或polySi膜联合时，底切更受限度，其价钱是长蚀刻时辰的大宗轮廓点蚀。另日，通过将HFPR与应力负责的“硬”掩模相联合，有或许使轮廓点蚀和底切最小化。

　　咱们证实了蚀刻的熔融石英轮廓应承通过该安装实行光学成像。这种处分计划将有助于创设透后的生物安装。一个运用是平面膜片钳电极。另一种是众电极阵列:穿孔膜电极组件近来受到越来越众的闭切，由于它们同时可能告终结构固定、氧灌注和来自众个平行电极的记载，可是目前可用的安装不是透后的.咱们现正在可能正在应承光学成像的光学透后衬底中创设肖似的器件[37].最终，因为光敏抗蚀剂图案化的简便性，研讨职员将可能正在起码的处分时辰内测试各式熔融石英和/或玻璃器件原型的机能。