Weiche Lithographie

SOFT LITHOGRAPHY ist ein Begriff, der für eine Reihe von Verfahren zur Musterübertragung verwendet wird. In allen Fällen wird eine Urform benötigt, die unter Verwendung von Standard-Lithographieverfahren mikrogefertigt wird. Unter Verwendung der Urform produzieren wir ein elastomeres Muster / einen Stempel, das in der weichen Lithographie verwendet wird. Zu diesem Zweck verwendete Elastomere müssen chemisch inert sein, eine gute thermische Stabilität, Festigkeit, Haltbarkeit, Oberflächenbeschaffenheit aufweisen und hygroskopisch sein. Silikonkautschuk und PDMS (Polydimethylsiloxan) sind zwei gute Kandidatenmaterialien. Diese Stempel können viele Male in der weichen Lithographie verwendet werden.

 

 

 

Eine Variante der weichen Lithographie ist MICROCONTACT PRINTING. Der Elastomerstempel wird mit einer Tinte beschichtet und gegen eine Oberfläche gedrückt. Die Musterspitzen berühren die Oberfläche und eine dünne Schicht von etwa 1 Monoschicht der Tinte wird übertragen. Diese Dünnfilm-Monoschicht wirkt als Maske für das selektive Nassätzen.

 

 

 

Eine zweite Variante ist MICROTRANSFER MOLDING, bei der die Vertiefungen der Elastomerform mit flüssigem Polymervorläufer gefüllt und gegen eine Oberfläche gedrückt werden. Sobald das Polymer nach dem Mikrotransferformen aushärtet, ziehen wir die Form ab und hinterlassen das gewünschte Muster.

 

 

 

Eine dritte Variante schließlich ist MICROMOLDING IN CAPILLARIES, wo das Elastomer-Stempelmuster aus Kanälen besteht, die Kapillarkräfte nutzen, um ein flüssiges Polymer von seiner Seite in den Stempel zu saugen. Grundsätzlich wird eine kleine Menge des flüssigen Polymers benachbart zu den Kapillarkanälen platziert und die Kapillarkräfte ziehen die Flüssigkeit in die Kanäle. Überschüssiges flüssiges Polymer wird entfernt und das Polymer in den Kanälen härten gelassen. Die Stempelform wird abgezogen und das Produkt ist fertig. Wenn das Kanalseitenverhältnis moderat ist und die zulässigen Kanalabmessungen von der verwendeten Flüssigkeit abhängen, kann eine gute Musterreplikation sichergestellt werden. Die beim Mikroformen in Kapillaren verwendete Flüssigkeit kann aus duroplastischen Polymeren, keramischem Sol-Gel oder Suspensionen von Feststoffen in flüssigen Lösungsmitteln bestehen. Die Technik des Mikroformens in Kapillaren wurde in der Sensorherstellung verwendet.

 

 

 

Die weiche Lithographie wird verwendet, um Merkmale zu konstruieren, die im Mikrometer- bis Nanometerbereich gemessen werden. Die weiche Lithographie hat Vorteile gegenüber anderen Formen der Lithographie, wie der Photolithographie und der Elektronenstrahllithographie. Die Vorteile umfassen Folgendes:

 

• Niedrigere Kosten in der Massenproduktion als herkömmliche Photolithographie

 

• Eignung für Anwendungen in der Biotechnologie und Kunststoffelektronik

 

• Eignung für Anwendungen mit großen oder nicht planaren (nicht ebenen) Oberflächen

 

• Soft-Lithographie bietet mehr Musterübertragungsmethoden als traditionelle Lithographietechniken (mehr „Tinten“-Optionen)

 

• Soft-Lithographie benötigt keine photoreaktive Oberfläche, um Nanostrukturen zu erzeugen

 

• Mit weicher Lithographie können wir kleinere Details erreichen als mit Photolithographie in Laborumgebungen (~30 nm vs. ~100 nm). Die Auflösung hängt von der verwendeten Maske ab und kann Werte bis hinunter zu 6 nm erreichen.

 

 

 

MULTILAYER SOFT LITHOGRAPHY ist ein Herstellungsprozess, bei dem mikroskopisch kleine Kammern, Kanäle, Ventile und Durchkontaktierungen in gebundenen Elastomerschichten geformt werden. Unter Verwendung mehrschichtiger weicher Lithographiegeräte, die aus mehreren Schichten bestehen, können aus weichen Materialien hergestellt werden. Die Weichheit dieser Materialien ermöglicht es, die Bauelementflächen im Vergleich zu siliziumbasierten Bauelementen um mehr als zwei Größenordnungen zu reduzieren. Die anderen Vorteile der weichen Lithographie, wie z. B. schnelles Prototyping, einfache Herstellung und Biokompatibilität, gelten auch für die mehrschichtige weiche Lithographie. Wir verwenden diese Technik, um aktive mikrofluidische Systeme mit Schaltventilen, Schaltventilen und Pumpen vollständig aus Elastomeren zu bauen.