Zachte lithografie

SOFT LITHOGRAFIE is een term die wordt gebruikt voor een aantal processen voor patroonoverdracht. In alle gevallen is een mastermal nodig en deze wordt gemicrofabriceerd met behulp van standaard lithografiemethoden. Met behulp van de master mal produceren we een elastomeer patroon / stempel voor gebruik in zachte lithografie. Elastomeren die voor dit doel worden gebruikt, moeten chemisch inert zijn, een goede thermische stabiliteit, sterkte, duurzaamheid, oppervlakte-eigenschappen hebben en hygroscopisch zijn. Siliconenrubber en PDMS (Polydimethylsiloxaan) zijn twee goede kandidaatmaterialen. Deze zegels kunnen vele malen worden gebruikt in zachte lithografie.

 

 

 

Een variant van zachte lithografie is MICROCONTACT PRINTING. De elastomeerstempel is bedekt met een inkt en tegen een oppervlak gedrukt. De patroonpieken maken contact met het oppervlak en een dunne laag van ongeveer 1 monolaag van de inkt wordt overgebracht. Deze monolaag met dunne film fungeert als masker voor selectief nat etsen.

 

 

 

Een tweede variant is MICROTRANSFER MOLDING, waarbij de uitsparingen van de elastomeermal worden gevuld met vloeibare polymeerprecursor en tegen een oppervlak worden gedrukt. Zodra het polymeer is uitgehard na microtransfervormen, trekken we de mal eraf en laten we het gewenste patroon achter.

 

 

 

Een derde variant is ten slotte MICROMOLDING IN CAPILLARIES, waarbij het elastomeer stempelpatroon bestaat uit kanalen die capillaire krachten gebruiken om een vloeibaar polymeer vanaf de zijkant in de stempel te zuigen. In principe wordt een kleine hoeveelheid van het vloeibare polymeer naast de capillaire kanalen geplaatst en de capillaire krachten trekken de vloeistof in de kanalen. Overtollig vloeibaar polymeer wordt verwijderd en het polymeer in de kanalen laat men uitharden. De stempelvorm wordt afgepeld en het product is klaar. Als de beeldverhouding van het kanaal matig is en de toegestane kanaalafmetingen afhankelijk zijn van de gebruikte vloeistof, kan een goede patroonreplicatie worden gegarandeerd. De vloeistof die wordt gebruikt bij micromolding in capillairen kan thermohardende polymeren, keramische sol-gel of suspensies van vaste stoffen in vloeibare oplosmiddelen zijn. De techniek van micromolding in capillairen is gebruikt bij de fabricage van sensoren.

 

 

 

Zachte lithografie wordt gebruikt om kenmerken te construeren die zijn gemeten op micrometer- tot nanometerschaal. Zachte lithografie heeft voordelen ten opzichte van andere vormen van lithografie zoals fotolithografie en elektronenstraallithografie. De voordelen omvatten het volgende:

 

• Lagere kosten bij massaproductie dan traditionele fotolithografie

 

• Geschikt voor toepassingen in biotechnologie en kunststofelektronica

 

• Geschikt voor toepassingen met grote of niet-vlakke (niet-vlakke) oppervlakken

 

• Zachte lithografie biedt meer methoden voor het overbrengen van patronen dan traditionele lithografietechnieken (meer ''inkt''-opties)

 

• Zachte lithografie heeft geen fotoreactief oppervlak nodig om nanostructuren te maken

 

• Met zachte lithografie kunnen we kleinere details bereiken dan fotolithografie in laboratoriumomgevingen (~30 nm vs ~100 nm). De resolutie is afhankelijk van het gebruikte masker en kan waarden tot 6 nm bereiken.

 

 

 

MEERLAAGSE ZACHTE LITHOGRAFIE is een fabricageproces waarbij microscopisch kleine kamers, kanalen, kleppen en via's worden gevormd in gebonden lagen van elastomeren. Met behulp van meerlaagse zachte lithografie-inrichtingen die uit meerdere lagen bestaan, kunnen uit zachte materialen worden vervaardigd. Door de zachtheid van deze materialen kunnen de apparaatgebieden met meer dan twee ordes van grootte worden verkleind in vergelijking met apparaten op basis van silicium. De andere voordelen van zachte lithografie, zoals snelle prototyping, gemakkelijke fabricage en biocompatibiliteit, gelden ook voor meerlaagse zachte lithografie. We gebruiken deze techniek om actieve microfluïdische systemen met aan-uit-kleppen, schakelkleppen en pompen volledig uit elastomeren te bouwen.