5. Weiche Lithographie

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1 Micro- and nanofluidics: 5. Weiche Lithographie Photolithographie So? Lithography Das Elastomer PDMS AlternaEve Methoden 3D- Strukturen Verdampfen, öffnen, schliessen, pumpen Microcontact- PrinEng 1

2 Micro- and nanofluidics: 5.1. Photolithographie Planare FabrikaEonsprozesse Lithographie Transfer der Struktur T. W. Odom 2

3 ProzessschriRe in der Photolithographie Micro- and nanofluidics: T. W. Odom 3

4 PosiEve und negaeve Photolacke Micro- and nanofluidics: Typische posi%ve Lacke: - Diazid- Photolacke - PMMA Vorteile: - Hohe Auflösung (300nm) - Wasserlösliche LösungsmiRel - Einfache Prozessführung - Kein Schwellen des Lacks während des Entwickelns Nachteile: - Geringe SensiEvität Typische nega%ve Lacke: - Polychloromethylstyrol - AZ 5206 (Clariant) - SU- 8 (Microchem) Vorteile: - Höhere SensiEvität - Bessere chemische Widerstandsfähigkeit - KostengünsEger Nachteile: - Schlechtere Auflösung ( 1µm) - Organische LösungsmiRel

5 Aufdampfen und Lack abheben Micro- and nanofluidics: 5

6 Elektronenstrahl- Lithographie Micro- and nanofluidics: T. W. Odom 6

7 Nano- Imprint - Lithographie Micro- and nanofluidics: T. W. Odom 7

8 Kolloidale - Lithographie Micro- and nanofluidics: T. W. Odom 8

9 Micro- and nanofluidics: 5.2. So? Lithography Silizium- Wafer Photolack PDMS (Elastomer) Photomaske d = µm Entwickler h = µm Abguss REPLICA MASTER 9

10 Micro- and nanofluidics: So? Lithography herstellen von Mikrostrukturen ausserhalb eines Reinraums youtube 10

11 So? Lithography WichEge Eigenscha?en für Master und Replica Micro- and nanofluidics: Master sollte mehrmals verwendbar sein (selbstreinigend) Herstellen von feinen Strukturen Fexibel Stabil OpEsch transparent Thermisch stabil Inert Schwache adhäsive Krä?e 11

12 Micro- and nanofluidics: So? Lithography Techniken T. W. Odom, G. M. Whitesides 12

13 Material der Wahl das Silikon- Elastomer Polydimethylsiloxane PDMS Micro- and nanofluidics: Siloxan- Oligomer Siloxan- Vernetzer OpEsch Transparent Thermisch stabil Flexibel Kein Verdampfen von LösungsmiRel Aushärten bei niedrigen Temperaturen 13

14 VariaEon der ElasEzität von PDMS Aushärten bei verschiedenen Temperaturen Micro- and nanofluidics: Änderung des Verhältnisses Oligomer zu Quervernetzer M. R. Dusseiller 14

15 5.3. Mikrofluidik- Messzellen Micro- and nanofluidics: Kovalente Bindungen von PDMS mit oxidierter Oberfläche mit PDMS, Silizium und Glas... 15

16 3D Mikrofluidik Micro- and nanofluidics: Membranen von Kontrollkanälen werden durch Lu?druck deformiert und können damit Flusskanäle öffnen und schliessen. S. Quake 16

17 Micro- and nanofluidics: Kontrolle durch 3D- Mikrofluidik youtube youtube S. Quake PeristalEsche Pumpe 17

18 Micro- and nanofluidics: Mikrofluidisches VenEl S. Quake 18

19 Micro- and nanofluidics: Starke Gasdurchlässigkeit und Wasserdiffusivität von PDMS ein Nachteil? KulEvierung von Zellen in PDMS- mikrokanälen Konzentrieren und soreeren P. Tabeling 19

20 Micro- and nanofluidics: 5.4. Microcontact- PrinEng Übertragung von Tinte vom Master zum Replica Tinte ist ein self- assembled monolayer (SAM) Strukturen bis runter zu 50nm Goldstein 20

21 Micro- and nanofluidics: Microcontact- PrinEng Auf planaren und gekrümmten Oberflächen Viele unterschiedliche Arten von Tinten (SAMs) Minimale Auflösung wird durch die Diffusion der Moleküle besemmt MulEschichtenaunau möglich Goldstein 21

22 Micro- and nanofluidics: Dip- Pen - Nanolithographie PosiEonierung von Molekülen durch AFM Aunringen der Moleküle durch Kapillarkrä?e Wird unter normaler Atmosphäre betrieben Auflösung ist von der Rasterrate, FeuchEgkeit und Korngrösse abhängig C. A. Mirkin 22

23 Micro- and nanofluidics: From parasites to lab on chip Dip- Pen - Nanolithographie Dip- Pen Strukturen Weiterentwicklung 23