Wichtige Schritte bei der Herstellung von Formen für mikrofluidische Geräte

Mikrofluidikgeräte werden immer beliebter, da sie kleine Flüssigkeitsmengen durch enge Kanäle präzise manipulieren können, was in einer Reihe von Anwendungen und wissenschaftlichen Bereichen wie Biologie, Chemie und Medizin von Vorteil ist. Die meisten mikrofluidischen Geräte basieren auf der Standard-Photolithographie als Mikrofabrikationstechnik, um Substrate zu strukturieren und Photoresists für die Elektronikindustrie zu verarbeiten. Die Softlithografie ist jedoch eine ergänzende Technik zur Fotolithografie, mit der verschiedene Materialien wie Gele und Polymere verarbeitet werden können.

Weiche Lithographie ist keine eigenständige Methode zur Herstellung von Mikrofluidikgeräten. Sie muss mit einem anderen Lithografieverfahren kombiniert werden, häufig mit Fotolithografie oder Elektronenstrahllithografie, um die erforderliche Form oder den Stempel zu erstellen. In diesem Blogbeitrag befassen wir uns mit den wichtigsten Schritten bei der Herstellung von SU-8-Formen für die Softlithografie, die zur Herstellung von Mikrofluidikgeräten verwendet wird.

SU-8 Herstellung von Formen

Dieser Beitrag befasst sich mit dem Verfahren zur Herstellung von SU-8-Epoxidharzformen mit einem Silizium-Wafer. Es ist jedoch wichtig zu erwähnen, dass auch andere Methoden und Materialien zur Verfügung stehen, je nach Vorliebe oder Eignung. 

Vorbereitung der Wafer

Bevor ein SU-8-Fotoresist auf einen Wafer aufgebracht wird, muss das Wasser aufbereitet werden. Dazu wird der Wafer mit Aceton gereinigt und erhitzt, um die gesamte Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen. Nach dem Erhitzen des Wafers sollte sich das SU-8-Harz besser mit dem Substrat verbinden.

Spin-Beschichtung

Um die Form herzustellen, müssen Sie eine Fotolackschicht erzeugen. Die gebräuchlichste Methode hierfür ist die Schleuderbeschichtung, bei der die erforderliche gleichmäßige Schicht auf einem Substrat erzeugt wird. Ein Pool aus SU-8-Fotoresist wird in der Mitte des Substrats platziert, das sich auf einer rotierenden Plattform befindet. Die Dicke der Fotolackschicht kann durch die Beschleunigung und Drehgeschwindigkeit der Plattform bestimmt werden.

Weiches Einbrennen des Photoresists

Nachdem die Fotolackschicht das Spin-Coating-Verfahren durchlaufen hat, wird das Lösungsmittel mit dem Soft-Back-Verfahren verdampft und der SU-8-Fotolack gehärtet. Dies ist der erste von drei Einbrennvorgängen bei der Entwicklung einer Form.

Fotomaskenausrichtung und UV-Belichtung

Eine Fotomaske wird auf das Substrat ausgerichtet, um sicherzustellen, dass das richtige Muster auf der Oberfläche erzeugt werden kann. SU-8 ist ein negativer Fotolack, d. h. er wird hart, wenn er UV-Licht ausgesetzt wird, und das nicht belichtete Teil löst sich auf. 

Backen nach der Exposition

Der zweite Einbrennvorgang erfolgt, nachdem das Substrat dem UV-Licht ausgesetzt wurde. Die fotoaktiven Komponenten werden während der UV-Belichtung aktiviert, aber es wird Energie benötigt, damit sich die Reaktion weiter entwickeln kann. Beim Einbrennen nach der Belichtung wird diese erforderliche Energie erzeugt und trägt zur Entwicklung der mechanischen Eigenschaften des Substrats bei.

Entwicklung

Der Wafer wird in ein Lösungsmittel getaucht, um das auf dem Substrat aufgebrachte Muster sichtbar zu machen und die Bereiche des Fotolacks, die nicht dem UV-Licht ausgesetzt waren, aufzulösen.

Hartes Backen

Das Hartbacken ist der dritte Backvorgang bei der Herstellung einer SU-8-Form und wird durchgeführt, um die mechanischen Eigenschaften des Substrats zu verbessern und die Gefahr von Rissen im Material zu verringern. Es ist erwähnenswert, dass dieser Schritt optional ist.

Überprüfen Sie

Abschließend muss die fertige SU-8-Form geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie für die vorgesehene Anwendung geeignet ist und alle gesetzlichen Anforderungen erfüllt. Dies geschieht in der Regel unter dem Mikroskop, kann aber auch mit einem optischen oder mechanischen Profiliergerät überprüft werden.

Schnabeltier-Technologien

Platypus Technologies bietet eine Reihe von Photolithographie-Dienstleistungen und liefert Negativ- und Positiv-Fotoresists (einschließlich SU-8-Wafer) für verschiedene Anwendungen in der Elektronikindustrie.

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