微透镜阵列的制造工艺流程

       微透镜阵列微透镜作为一种典型的微光学器件被广泛应用于激光诱导荧光检测领域。目前,制作微透镜的材料有SU-8胶、有机玻璃和聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。微透镜阵列具有较好的柔韧性,其透射率达到90%。与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)相比,PDMS发出的自体荧光更少的。微透镜制造方法包括反应离子刻蚀[凹、光刻胶热熔法、灰度掩模法、光诱导交联聚合法、超声辅助热压法、电学法和倾斜紫外曝光法等。

       其中大多数制造方法工艺过程复杂,时间复杂度高,并且对设备要求较高。而光刻胶热熔法具有工艺简单、成本低、效率高的优势。使用PMMA透镜模具制得柱面PDMS混合透镜,并将该透镜应用于荧光检测。柱面PDMS混合透镜不仅可以会聚激发光,同时也提高了荧光的收集强度。但是,柱面微透镜难以集成到微流控芯片上。结合光刻胶热熔法和复制法制备了微透镜阵列(MLA)并集成到PDMS微流控芯片上,结果表明微透镜阵列可以提高荧光检测强度。

       微透镜阵列的制造工艺流程：

       1)硅片氧化。将硅片放置在氧化炉中3h,使硅片表面生成一层厚度约为1.5μm的二氧化硅薄膜。 

       2)旋涂光刻胶。旋转速度为1250 r.min-1 ,旋转时间为30 s,前烘温度为85 C,时间为2 h,获得厚度为24pm的光刻胶薄膜。

       3)曝光和显影。使用SUSS曝光机对光刻胶进行曝光,时间为380s,曝光功率为6.4mW.cm-'。用显影液(去离子水与AZ400K体积比为5:1)显影6min,获得直径为400pm、间距为500μm的光刻胶圆柱阵列。

       4)热处理。将硅片放置在温度为140 C的热鼓风烘箱中,保持20 min。冷却至室温,便可制得光刻胶微透镜阵列。

       5)第 一次软光刻。用三甲基氯硅烷处理光刻胶微透镜模具表面后,将PDMS聚合物浇注到硅片上,并放置于真空烘箱中2 h,温度为85 C。剥离PDMS,制备得到PDMS凹透镜模具。

       6)第二次软光刻。用三甲基氯硅烷处理PDMS模具表面后,将PDMS浇注到PDMS模具上,并放置于真空烘箱中2h,温度为85C。剥离PDMS后,制得厚度t为800μm的PDMS平凸微透镜阵列。