استفاده از SU-8 و PDMS در Soft photolithography برای ساخت تراشه های میکروفلوئیدیک :
در تکنولوژی، Soft photolithograph به دسته ای از تکنیک ها برای ساخت یا جایگزینی ساختار ها با استفاده از استامپ های الاستومریک، قالب ها و ماسک های نوری تطابق پذیر گفته می شود. به این دلیل به آن soft گفته می شود که از مواد الاستومریک نظیر PDMS استفاده می گردد. Soft photolithography در واقع مکمل photolithography استاندارد است که اساسا در ان از فوتو رزیست در فرآیندهای ساخت استفاده می شود. وقتی صحبت از فوتو رزیست یا رزیست میکنیم منظورمان موادی هستند که به نور حساس هستند. اساسا فوتو رزیست ها مخلوطی از ترکیبات آلی هستند که به وسیله یک محلول نگه داری می شوند. فوتو رزیست ها می توانند مثبت یا منفی باشند. اصولا هدف فتو لیتوگرافی انتقال یه الگوی هتدسی مشخص از یک ماسک نوری به یک ماده حساس به نور مانند SU_8 می باشد.PDMS متداول ترین ماده برای کاربرد های Soft lithography است به این دلیل که از تطابق پذیری زیستی بالا، سمیت کم، خنثی بودن شیمیایی به علاوه انعطاف پذیری مکانیکی برخوردار است.ساخت یک چیپ میکروفلوئیدیک بر پایه PDMS با استفاده از Soft lithography را می توان به مراحل زیر تقسیم بندی کرد (شکل ۱) :
شکل ۱: شمای کلی از مراحل ساخت یک میکروساختار بر پایه PDMS
۱- آماده سازی قالبرایج ترین ماده برای طراحی یه قالب به منظور ساخت چیپ میکروفلوئیدیک SU-8 می باشد. برای اینکه بتوان یه قالب با استفاده از SU-8 ساخت باید مراحل زیر را طی کرد.الف) آماده سازی ویفر: حتی اگر ویفر نو باشد باید آن را برای فوتو رزیست آماده کرد. اگر در clean room هستیم باید ان را با محلول H2SO4+H2O2 تمیز کرد در غیر این صورت از استون برای تمیز کردن استفاده می کنیم. برای اینکه مطمئن شویم که رطوبتی بر روی سطح آن باقی نمانده است میتوان آن را به مدت ۱۵ دقیقه در دمای ۱۲۰ درجه قرار داد، در ضمن پلاسمای هوا یا اکسیژن نیز باعث بهتر پخش شدن Su-8 بر روی ویفر خواهد شد.
ب) برای ایجاد لایه فوتو رزیست بر روی ویفر (که قرار است قالب مورد نظر ما شود ) از روش لایه نشانی چرخشی استفاده می شود. سرعت چرخش و ویسکوزیته SU-8 میزان ضخامت لایه آن را تعیین میکند.
ج) پخت فوتو رزیست SU-8 به منظور حذف حلال و سفت شدن آن. می توان از نمودار زیر برای بهترین نتیجه برای پخت فوتو رزیست استفاده کرد. برای جلوگیری از استرس های ناگهانی لازم است که افزایش و کاهش دما به آرامی صورت گیرد.
د) مرحله بعد، تابش نور فرابنفش به الگوی مورد نظر است که بر روی فوتو رزیست پخت شده، قرار دارد. هدف از تاباندن نور فرابنفش، ایجاد پیوند و محکم شدن فوتو رزیست در قسمت هایی است که نور از ماسک عبور کرده و به سطح فوتورزیست تابیده است. بقیه قسمت هایی که نور به آن ها نرسیده است با حلال حذف می شوند.طول موج نور برای SU-8 ۳۶۵ نانومتر است. زمان نوردهی به ضخامت و توان لامپ بستگی دارد.
ذ) باز پخت مرحله بعدی است که بلافاصله بعد از تابش نور انجام می شود. دلیل آن این است که با باز پخت انرژی لازم برای ادامه برقراری پیوند بعد از تابش فراهم می شود تا قسمت تابش شده کاملا محکم و سفت گردد.
ر) ظاهر کردن یا Development مرحله است که فوتو رزیست های ناخواسته و متصل نشده در حلال حل می شوند. در این مرحله است که الگو پدیدار می شود. برای این منظور از PGMEA (Propylene glycol monomethyl ether acetate) استفاده می شود. البته میتوان Ethyl-lactate یا Di-acetone alcohol را نیز به کار برد. زمان ظاهر سازی بسته به ضخامت می تواند از ۱ تا ۱۵ دقیقه متغییر باشد. از Isopropanol برای شست و شوی ویفر و هوا یا گاز نیتروژن برای خشک کردن استفاده می شود.
ق) اخرین پخت فوتو رزیست الگو دهی شده را hard bake می گویند. البته این مرحله اختیاری است۲- بعد از اماده شدن قالب با استفاده از لیتوگرافی SU-8 می بایست PDMS و curing agent را به نسبت ۱/۱۰ با هم مخلوط کرد. اضافه کردن curing agent به این دلیل است که وجود آن و گرما سبب سفت شدن PDMS می شود. رایج ترین نوع PDMS، sylgrad184 می باشد. باید دقت کرد که curing agent باید به PDMS اضافه گردد و نه برعکس چون باعث می شود فرآیند سفت شدن به خوبی انجام نشود.
۳- مرحله بعد از بین بردن حباب های هوا در مخلوط مرحله ۲ می باشد. با مخلوط کردن PDMS و curing agent حباب های هوا در آن ایجاد می شود. برای از بین بردن این حباب ها از دسیکاتور که یک محفظه خلا کوچک است می توان استفاده کرد.
۴- ریختن PDMS بر روی قالب از قبل آماده شده مرحله بعدی است. قالب را در یک ظرف قرارا داده و PDMS که حباب های آن از بین رفته اند را بر روی قالب می ریزیم.
۵- پخت PDMS برای سفت شدن PDMS مرحله بعدی است. معمولا ۲۴ ساعت در دمای ۷۰درجه برای محکم شدن کافی است.
۶- جدا سازی PDMS از قالب. بعد از سفت شدن باید PDMS از قالب ان جدا شود.
۷- برقراری پیوند PDMS با زیر لایه تمیز. آخرین مرحله ایجاد پیوند بین PDMS لیتوگرافی شده با شیشه یا PDMS دیگر برای ایجاد کانال های میکروفلوئیدیک است. برای این منظور می بایست هر دو جز کاملا تمیز شوند. سپس برای اینکه بتوان بین دو قسمت اتصال محکم برقرار کرد باید سطوح آنها فعال گردد که برای این منظور از پلاسمای اکسیژن استفاده می شود.
بعد از طی تمام این مراحل یه چیپ میکروفلوئیدیک بر پایه Soft lithography با استفاده از PDMS خواهیم داشت.
کپی برداری از سایت با ذکر منبع(۳etop.ir) بلا مانع است.
