М'яка літографія

SOFT LITHOGRAPHY  — це термін, який використовується для низки процесів передачі візерунка. У всіх випадках необхідна майстер-форма, яка виготовляється на мікросхемі стандартними методами літографії. Використовуючи майстер-форму, ми створюємо еластомерний візерунок/штамп для використання в м’якій літографії. Еластомери, які використовуються для цієї мети, повинні бути хімічно інертними, мати добру термічну стабільність, міцність, довговічність, властивості поверхні та бути гігроскопічними. Силіконова гума та PDMS (полідиметилсилоксан) є двома хорошими матеріалами-кандидатами. Ці штампи можна багаторазово використовувати в м’якій літографії.

 

 

 

Одним із варіантів м’якої літографії є МІКРОКОНТАКТНИЙ ДРУК. Еластомерний штамп покривають чорнилом і притискають до поверхні. Вершини малюнка стикаються з поверхнею, і переноситься тонкий шар приблизно 1 моношару фарби. Цей тонкоплівковий моношар діє як маска для вибіркового вологого травлення.

 

 

 

Другий варіант — це МІКРОТРАНСФЕРНЕ ФОРМУВАННЯ, у якому виїмки еластомерної форми заповнюються рідким полімерним прекурсором і притискаються до поверхні. Коли полімер затвердіє після формування мікротрансфером, ми знімаємо форму, залишаючи бажаний малюнок.

 

 

 

Нарешті, третій варіант – це МІКРОЛИТВАННЯ В КАПІЛЯРАХ, де візерунок еластомерного штампа складається з каналів, які використовують капілярні сили для всмоктування рідкого полімеру в штамп з його боку. По суті, невелика кількість рідкого полімеру поміщається поруч із капілярними каналами, і капілярні сили втягують рідину в канали. Надлишок рідкого полімеру видаляють, і полімеру всередині каналів дають затвердіти. Форму для штампа відклеюють і виріб готовий. Якщо співвідношення сторін каналу помірне, а дозволені розміри каналу залежать від використовуваної рідини, можна гарантувати хороше відтворення візерунка. Рідина, яка використовується для мікроформування в капілярах, може бути термореактивними полімерами, керамічним золь-гелем або суспензіями твердих речовин у рідких розчинниках. Техніка мікроформування в капілярах була використана у виробництві сенсорів.

 

 

 

М’яка літографія використовується для побудови характеристик, виміряних у масштабі від мікрометра до нанометра. М’яка літографія має переваги перед іншими формами літографії, такими як фотолітографія та електронно-променева літографія. До переваг можна віднести наступне:

 

• Нижча вартість масового виробництва, ніж традиційна фотолітографія

 

• Придатність для застосування в біотехнології та пластиковій електроніці

 

• Придатність для застосування з великими або неплоскими (неплоскими) поверхнями

 

• М’яка літографія пропонує більше методів передачі візерунків, ніж традиційна техніка літографії (більше варіантів «чорнила»)

 

• М'якій літографії не потрібна фотореактивна поверхня для створення наноструктур

 

• За допомогою м’якої літографії ми можемо отримати менші деталі, ніж фотолітографія в лабораторних умовах (~30 нм проти ~100 нм). Роздільна здатність залежить від використовуваної маски та може досягати значень до 6 нм.

 

 

 

БАГАТОШАРОВА М’ЯКА ЛІТОГРАФІЯ це процес виготовлення, під час якого мікроскопічні камери, канали, клапани та отвори формуються всередині з’єднаних шарів еластомерів. За допомогою багатошарової м’якої літографії пристрої, що складаються з кількох шарів, можуть бути виготовлені з м’яких матеріалів. М’якість цих матеріалів дозволяє зменшити площі пристрою більш ніж на два порядки порівняно з пристроями на основі кремнію. Інші переваги м’якої літографії, такі як швидке створення прототипів, легкість виготовлення та біосумісність, також дійсні для багатошарової м’якої літографії. Ми використовуємо цю техніку для створення активних мікрофлюїдних систем із перемикаючими клапанами, перемикаючими клапанами та насосами повністю з еластомерів.