二、 原理及概念設計
2.2 液體介電泳
液體介電泳(Liquid dielectrophoresis)係由物質在不均勻電場下極化現 象不同所導致之泳動力。操作帄台之等效電路圖如下(圖 9)，實驗上使用 之頻率為 100 kHz ，則大部分電壓降在液體中，反之當頻率為低頻(ex.1 kHz)時，則大部分壓降落在介電層中。在這樣的高頻電壓下使得明顯的液 體介電泳現象，低頻則會有電濕潤之現象(EWOD)這又是另外一項數位流 體操控手法。
圖 9 等效電路圖
2.3 概念設計
將前述提到之目標系統化整理，初步設計之架構如圖 10 所示，其中 可以大致分成
進樣系統
毛細管電泳-液體介電泳分離系統
取樣系統
以上三系統為主要架構，最終目標將是成功將其整合成一晶片，以期 達到晶片實驗室(Lab-on-Chip)之目標
圖 10 整合系統概念設計圖
三、 CE-LDEP 晶片改善
基於前述邵啟煥等人於 2008 年發表之 CE-LDEP 晶片，本章將對此一 晶片做基本特性之量測，並將就之前的缺點做改善，諸如：分析效率不佳、
解析度不高以及介電崩潰等問題去做改進。以下將介紹實驗及實驗將用到 的光罩、藥品、設備及其他細節。
3.1 光罩設計
使用光罩設計程式 L-EDIT 撰寫光罩，光罩設計採用直線式流道(圖 11)，此流道之尺寸表列於下(表 1)，採用此一直線流道生成之電場，藉由 前面敘述之液體介電泳力可以生成 3 cm 長之虛擬流道，此外在主流道外 兩側則是 CE 電極，其功能為提供 CE 所需要的 DC 電場，而這個設計也 期望能達到實驗室晶片(Lab-on-a-Chip)的目的，故將全部使用到的電極用 在同一道光罩上，而本章實驗測試著重在 EOF 流速及電場交互關係研究，
CE 電極的操作將在第四章晶片整合提到。
圖 11 直線式流道
表 1 直線式流道尺寸
3.2 製程介紹
元件製程分為上下兩板製程，使用的是氧化銦錫玻璃 (ITO Glass) ITO 是一種透明且具有導電性的陶瓷材料，廣泛使用在觸控面板製造上，而這 裡使用 ITO 主要是為了方便倒立式螢光顯微鏡觀測，而製程主要是在國 立交通大學博愛校區無塵室完成。製程大致完成之示意圖列於下圖 12
圖 12 整體結構示意圖
3.2.1 上板製程
Resonator)清潔五分鐘後再用去離子水(De-Ionic Water)沖洗過再浸泡至異 丙醇(IPA)中，此一手法為保障無殘留丙酮在試片表面，因丙酮難溶於水，圖 13 上板製程流程圖
3.2.2 下板製程
下板製作上需要使用微影製程技術，下板使用之 ITO 玻璃片為 40× 50 mm ， 而 在 製 備 及 清 潔 上 ， 與 上 板 製 作 並 無 異 ， 而 之 後 需 旋 塗 光 阻 (Photoresist)，這裡使用 AZ-P4620 型號之正型光阻(Positive Photoresist) 旋 塗 3000 r.p.m 定義厚度為 20
m，特別注意到光阻對於玻璃的附著性
(Adhesion) 並 不 好 ， 所 以 在 旋 塗 之 前 也 可 以 斟 酌 使 用 HMDS(hexamethyldisilazane)做玻璃表面修飾，再將之放置於 90℃加熱板 上軟烤(Soft Bake)五分鐘，接著使用 UV 曝光機(Aligner)曝光，曝光強度 約為 40 mW/cm2，曝光五秒後用 FHD-5 顯影液顯影，再用 DI water 定影。圖 刻 完 成 之 試 片 去 硬 烤 (Hard Bake)120℃ 十 分 鐘 後 再 用 王 水 (HCl:HNO3:DI water; 3:1:6) 45℃蝕刻約三分五十秒，即可將多餘之 ITO 移 除，特別注意到王水蝕刻參數隨 ITO 厚度有所差異，而厚度與片電阻(Sheet resistance)有關，此處為 20 /□，厚度約為 300 nm，此步驟完成後需用三 用電表量測是否有短路，確定無誤之後，將試片放入丙酮去除光阻再放入 異丙醇浸泡清洗之後用 120℃加熱烤乾，接下來將電極部分貼上膠帶，理
圖 14 下板製程流程圖