Étapes clés de la fabrication de moules pour les dispositifs microfluidiques

Les dispositifs microfluidiques sont de plus en plus populaires en raison de leur capacité à manipuler avec précision de petites quantités de fluides à travers des canaux étroits, ce qui est bénéfique dans une série d'applications et de domaines scientifiques, notamment la biologie, la chimie et la médecine. La plupart des dispositifs microfluidiques s'appuient sur la photolithographie standard comme technique de microfabrication pour modeler les substrats et traiter les résines photosensibles pour l'industrie électronique. Cependant, la lithographie douce est un complément à la photolithographie qui permet de traiter divers matériaux, tels que les gels et les polymères.

Lithographie douce n'est pas une méthode indépendante de fabrication de dispositifs microfluidiques. Elle doit être associée à une autre technique de lithographie, qui est souvent la photolithographie ou la lithographie par faisceau d'électrons, pour créer le moule ou l'empreinte nécessaire. Dans cet article de blog, nous examinons les étapes clés de la fabrication de moules SU-8 pour la lithographie douce, utilisée pour produire des dispositifs microfluidiques.

SU-8 Fabrication de moules

Cet article traite du processus de production de moules en résine époxy SU-8 à l'aide d'une plaquette de silicium. Cependant, il est important de mentionner que d'autres méthodes et matériaux sont disponibles, en fonction des préférences ou de l'adéquation. 

Préparation des plaquettes

Avant d'ajouter une résine photorésistante SU-8 à une plaquette, l'eau doit être préparée. Cette étape consiste à nettoyer la plaquette avec de l'acétone et à la chauffer pour éliminer toute l'humidité de surface. Après avoir chauffé la plaquette, la résine SU-8 devrait mieux adhérer au substrat.

Enrobage par centrifugation

Pour créer le moule, il faut créer une couche de résine photosensible. La méthode la plus courante est le spin coating, qui produit la couche uniforme requise sur un substrat. Un bain de résine photosensible SU-8 est placé au milieu du substrat, qui se trouve sur une plate-forme rotative. L'épaisseur de la couche de résine photosensible peut être déterminée par l'accélération et la vitesse de rotation de la plate-forme.

Cuisson douce de la résine photosensible

Une fois que la couche de résine photosensible est passée par le processus de spin-coating, le processus de cuisson douce est utilisé pour évaporer le solvant et durcir la résine photosensible SU-8. Il s'agit du premier des trois processus de cuisson nécessaires au développement d'un moule.

Alignement du photomasque et exposition aux UV

Un photomasque est aligné sur le substrat afin de s'assurer que le motif correct peut être créé sur la surface. Le SU-8 est une résine photosensible négative, ce qui signifie qu'elle devient dure lorsqu'elle est exposée à la lumière UV et que la partie non exposée se dissout. 

Cuisson après exposition

Le deuxième processus de cuisson a lieu après l'exposition du substrat à la lumière UV. Les composants photoactifs sont activés pendant l'exposition aux UV, mais il faut de l'énergie pour que la réaction se poursuive. Lors de la cuisson post-exposition, l'énergie nécessaire est produite et contribue à développer les propriétés mécaniques du substrat.

Développement

La plaquette est immergée dans un solvant pour révéler le motif imprimé sur le substrat et dissoudre les zones de la résine photosensible qui n'ont pas été exposées à la lumière UV.

Cuisson dure

La cuisson dure est le troisième processus de cuisson dans la fabrication d'un moule SU-8. Elle est effectuée pour augmenter les propriétés mécaniques du substrat et réduire les risques de fissuration du matériau. Il convient de préciser que cette étape est facultative.

Vérification

Enfin, le moule SU-8 fini doit être vérifié pour s'assurer qu'il convient à l'application prévue et qu'il répond aux exigences réglementaires. Ce contrôle est généralement effectué au microscope, mais il peut être complété par une observation à l'aide d'un profileur optique ou mécanique.

Technologies Platypus

Platypus Technologies propose une gamme de services de photolithographie et fournit des résines photosensibles négatives et positives (y compris des plaquettes SU-8) pour diverses applications dans l'industrie électronique.

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