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研究生:郭銘勝
研究生(外文):Ming-Sheng Guo
論文名稱:濕蝕刻應用在藥物注射陣列微針頭之研究
論文名稱(外文):Study on the microneedle arrays for transdermal drug delivery using wet etch technology
指導教授:李仁傑李仁傑引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:輪機工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:微針頭藥物傳遞微機電
外文關鍵詞:microneedleMEMSPDMSTDD
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一般治療上,常使用針筒注射藥物,但都會對人體產生疼痛感,所以陸續有微針頭的研究,來避免對人體產生的疼痛感且達到藥物傳遞的效果。微針頭使用時,並不會刺激到神經末端,所以對人體不會達到疼痛,大量的微血管的存在可以幫助藥物被人體吸收。
使用晶格方向(100)矽晶圓與簡易光罩配合微機電技術(Micro- Electro- Mechanical System,MEMS)來製作非平面式陣列實心微針頭,微針頭長度達460μm,在微針頭矽晶圓上鑽孔作為液體藥物傳遞的補充孔﹙vias﹚,配合二甲基矽氧烷容器(polydimethylsiloxane,PDMS)來裝置傳遞用之藥物並且在PDMS容器上製作貯存槽來放置注射前的液體。
Generally for treatment, it may use the syringes to inject drug but always cause human body to get pain. Therefore there were many successive studies of microneedles for human body to avoid getting pain and also to deliver drug. There is no pain of human body due to microneedle without exciting the end of nerve. The great number of blood capillaries of the human body increases the absorption of medicine.
To use the silicon wafer with crystalline grain direction (100) and simple mark, the out-of-plane microneedle arrays with 460 μm in height can be done by the technology of MEMS. The PDMS (polydimethylsilox -ane) container, a reservoir of the transdermal drug, can be used with the microneedle arrays having a vias on the silicon to deliver the medicine.
目錄

中文摘要….. I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1.研究動機 1
1-2.微針頭研究回顧 2
1-2-1.非平面式的微針頭 2
1-2-2 平面式的微針頭 6
1-2-3 微針頭的測試 6
1.3 實驗架構 7
1.4 本文架構 7
第二章 實驗設備 8
2-1.主要製程 8
2-2 製程設備簡介 9
2-2-1 無塵室 9
2-2-2 光阻塗佈機 10
2-2-3 雙面對準曝光機 10
2-2-4 超音波震洗機 10
2-2-5 加熱板 11
2-2-6 濺鍍機 11
2-2-7 高密度電漿化學氣相沉積系統 11
2-2-8 化學清洗槽 12
2-2-9 電磁加熱攪拌器 12
2-2-10 反應式離子蝕刻機 12
2-2-11 光學顯微鏡 13
2-2-12 表面輪廓儀 13
2-2-13 真空抽氣機 13
2-2-14 車床 14
2-2-15 鑽床 14
第三章 實驗步驟 23
3-1 針頭的製作 23
3-1-1 光罩設計 23
3-1-2 清洗矽晶圓與方形玻璃 24
3-1-3 擋罩製程 25
3-1-4 清洗矽晶圓 25
3-1-5 預烤 26
3-1-6 底漆層塗佈 26
3-1-7 光阻塗佈 26
3-1-8 軟烤 27
3-1-9 對準曝光 27
3-1-10 顯影 28
3-1-11 硬烤 28
3-1-12 蝕刻氮化層與氧化層 29
3-1-13 蝕刻矽晶圓 29
3-1-14 鑽補充孔 30
3-2.PDMS容器製作 37
3-2-1.母模製作 37
3-2-2.PDMS的製作 39
3-2-3.PDMS容器與PDMS覆蓋片接合 40
3-3.矽晶圓與PDMS接合 40
第四章 實驗結果與討論 43
4-1 微針頭的製作 43
4-1-1 光罩設計與清洗光罩玻璃 43
4-1-2 沉積擋罩 43
4-1-3 光阻塗佈 44
4-1-4 顯影 44
4-1-5 矽晶圓上鑽孔 45
4-1-6 濕式蝕刻 45
4-2掀舉法的微針頭製作 48
4-2-1 掀舉多餘金屬層 48
4-2-2 蝕刻矽晶圓 49
4-3 PDMS容器製作與接合 49
4-4 測試 49
4-4-1 微針頭測試 49
4-4-2 PDMS接合測試 50
4-4-3 PDMS容器與矽晶圓接合 50
4-4-4 整體測試 50
第五章 結論 74
5-1結論 74
5-2未來展望 75



表目錄

表一:實驗流程圖 41
表二:掀舉法實驗流程圖……………………………………..42






























圖目錄

圖2-1:無塵室 15
圖2-2:光阻塗佈機 15
圖2-3:雙面對準曝光機 16
圖2-4:超音波震洗機 16
圖2-5:加熱板 17
圖2-6:濺鍍機 17
圖2-7:高密度電漿化學氣相沉積系統 18
圖2-8:化學清洗槽 18
圖2-9:電磁加熱攪拌器 19
圖2-10:反應式離子蝕刻機 19
圖2-11:光學顯微鏡 20
圖2-12:表面輪廓儀 20
圖2-13:真空抽氣機 21
圖2-14:車床 21
圖2-15:鑽床 22
圖4-1: 使用HPCVD沉積不均勻的氧化層。 51
圖4-2: 光阻液不足與位置不佳都會產生的情形 52
圖4-3:大尺寸先顯影出圖案 52
圖4-4:過度顯影導致圖形偏移 53
圖4-5:鑽孔時進給過快導致晶圓破裂 53
圖4-6:矽晶圓上鑽孔 54
圖4-7:鑽孔後蝕刻出微針頭 54
圖4-8:測試蝕刻速率的圖形(數位相機) 55
圖4-9:測試蝕刻速率的圖形(光學顯微鏡) 55
圖4-10:快蝕刻出微針頭還可以看出針尖面積大小 56
圖4-11:蝕刻出微針頭黑色部分為針頭高度 56
圖4-12:表面輪廓儀掃描微針的高度為168μm 57
圖4-13:表面輪廓儀掃描微針的高度為402μm 57
圖4-14:陣列實心微針頭 58
圖4-15:陣列實心微針頭部分微針頭氮化層還存在 58
圖4-16:微針頭針尖上的氮化層與氧化層厚度 59
圖4-17:光罩500μm微針頭高度 59
圖4-18:光罩550μm陣列實心微針頭 60
圖4-19:氮化層存在與脫落的對照 60
圖4-20:光罩600μm的微針頭高度 61
圖4-21:光罩700μm陣列實心微針頭 61
圖4-22:光罩700μm微針頭高度 62
圖4-23:光罩850μm的陣列實心微針頭 62
圖4-24:光罩850μm的陣列實心微針頭 63
圖4-25:光罩850μm微針頭高度 63
圖4-26:光罩850μm矽晶圓剩下的厚度 64
圖4-27:微針頭浸泡HNA形成柱狀物(SEM) 64
圖4-28:微針頭浸泡HNA形成柱狀物(SEM) 65
圖4-29:微針頭浸泡HNA形成柱狀物(SEM) 65
圖4-30:濺鍍金屬照片 66
圖4-31:掀舉法失敗(光學顯微鏡) 66
圖4-32:掀舉法後圖形(光學顯微鏡) 67
圖4-33: 蝕刻一段時間擋罩無法承受KOH攻擊 67
圖4-34: 最後形成高度不足的微針頭 68
圖4-35:PDMS容器與PDMS覆蓋片接合 68
圖4-36:微針頭刺穿吸油面紙 (光學顯微鏡*5倍數) 69
圖4-37:微針頭刺穿鋁箔紙 (數位相機照片) 69
圖4-38:微針頭刺穿鋁箔紙 (光學顯微鏡*5倍數) 70
圖4-39:微針頭刺穿統一發票(數位相機) 71
圖4-40:微針頭刺穿紙鈔(數位相機) 71
圖4-41:塑膠免洗湯匙(光學顯微鏡*5倍數) 72
圖4-42:整體微針頭剖視圖 72
圖4-43:注射測試30秒 73
圖4-44:注射測試180秒 73
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