لیتوگرافی میکرونی

لیتوگرافی (فتولیتوگرافی):

میکروفلوئیدیک علم مطالعه‌ی رفتار سیال در داخل کانال‌هایی با ابعاد میکرومتر است. نیاز روزافزون به انجام آزمایشات سریع و ارزان با دقت بالا و نیاز به حجم نمونه‌ی اولیه کم، محققان را به ساخت تراشه‌های میکروفلوئیدیکی سوق داده است. از مهم‌ترین محدودیت‌های علم میکروفلوئیدیک ساخت تراشه‌هایی با جزئیات بسیار کوچک است. روش‌های متعددی برای ساخت تراشه‌های میکروفلوئیدیکی ابداع شده است. از میان روش‌های گوناگونی مانند میکرومیلینگ و ساخت با پرینترهای سه ‌بعدی، روش لیتوگرافی نرم با امکان ایجاد قالب‌هایی از جنس سیلیکون دارای بالاترین دقت با ایجاد سطحی کاملا صاف است که می‌تواند چندین مرتبه برای تولید تراشه‌های میکروفلوئیدیکی مورد استفاده قرار گیرد. ساخت قالب به روش لیتوگرافی با استفاده از دستگاه‌های لیتوگرافی تماسی (کانتکت لیتوگرافی) یا لیتوگرافی کاهنده انجام می‌شود.

در روش لیتوگرافی (فتولیتوگرافی)، ابتدا سطح با استفاده از یک پلیمر حساس به نور به صورت یکنواخت پوشانده می‌شود. پلیمر حساس به نور فتورزیست نامیده می‌شود. فتورزیست‌ها می‌توانند مثبت یا منفی باشند. برای مثال فتورزیست SU8 پس از دریافت پرتوی نوری سخت می‌شود. پرتوی نور مورد استفده در فرآیند فتولیتوگرافی ماوراءبنفش است.

پس از اینکه پلیمر بر روی سطحی مانند سیلیکون قرار گرفت، آنگاه ماسک لیتوگرافی بر روی آن قرار می‌گیرد. ماسک به صورت کلی شفاف است و پس از اینکه طرح روی آن تشکیل می‌شود به رنگ سیاه در می‌اید. در لیتوگرافی با فتورزیست SU8، نقاط شفاف محل تشکیل میکروکانال‌های میکروفلوئیدیکی هستند و بخش‌هایی که به رنگ مشکی در آمده است اجازه‌ی عبور پرتو یووی را نداده و فتورزیست در آن بخش‌ها سخت نمی‌شود. در مرحله بعدی فتورزیست‌های سخت نشده از روی سیلیکون پاک می‌شوند و طرح سه‌بعدی قالب به صورت مهر برجسته تشکیل‌می‌شود. مهر تهیه شده سطحی با زبری بسیار کم دارد و PDMS به آن نمی‌چسبد. از این‌رو از قالب‌های تهیه شده به روش فتولیتوگرافی به صورت رایج برای تهیه تراشه‌های میکروفلوئیدیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۱- لیتوگرافی تماسی:

۱-۱- معرفی روش لیتوگرافی تماسی:

۱-۱-۱- توضیح خدمت:

از دیر باز ساخت تراشه‌های میکروفلوئیدیکی از چالش‌های اصلی علم میکروفلوئیدیک و بیوسنسورها بوده و همواره مطالعاتی برای تهیه‌ی تراشه‌ای با طرح‌های بسیار کوچک و دقیق و در عین حال سریع و بصرفه، انجام گرفته است. از دیگر ویژگی‌های مهم در ساخت تراشه، ایجاد سطح کاملا صاف و بدون خلل و فرج به منظور ایجاد جریان لایه‌ای آرام در میکروکانال‌ها، بدون ایجاد جریان‌های ثانویه و یا نشتی سیال، است. از شناخته شده‌ترین روش‌های ساخت تراشه‌های میکروفلوئیدیکی می‌توان به روش سافت لیتوگرافی اشاره کرد. شرکت فنون ریزتراشه میزان با بهره‌گیری از دستگاه‌های روز دنیا در کنار اپراتور مجرب آماده‌ی خدمت‌رسانی برای ساخت قالب و تراشه‌های میکروفلوئیدیک می‌باشد.

۲-۱-۱- توضیحات بیشتر:

در روش لیتوگرافی تماسی ابتدا ماسکی به صورت دو بعدی از طرح سه ‌بعدی تهیه می‌شود. طرح دو بعدی دقیقاً ابعاد تراشه‌ی نهایی را دارد. هندسه‌ی دو بعدی در فرآیند ساخت قالب با استفاده از فتورزیست، به هندسه‌ای سه بعدی بر روی سیلیکون تبدیل می‌شود. به مرحله‌ی ساخت طرح سه بعدی با فتورزیست بر روی بستر سیلیکونی با استفاده از ماسک دو بعدی با ابعاد مشابه طرح نهایی، کانتکت لیتوگرافی گفته می‌شود. در ادامه قالب تولید شده به منظور قالب‌گیری پلیمر PDMS استفاده شده و طرح میکروکانال‌ها به وجود می‌آید. ساخت تراشه به روش قالب سازی با لیترگرافی و قالب‌گیری با ‌PDMS، سافت‌لیتوگرافی نامیده می‌شود. پلیمر PDMS پخته شده می‌تواند به شیشه و یا پلیمر هم جنس‌ خود متصل شده و تراشه میکروفلوئیدیکی را بسازد. این مرحله از ساخت تراشه‌های میکروفلوئیدیکی باندینگ پلاسما نامیده می‌شود. در این مرحله از ساخت تراشه امکان الکترود‌گذاری در ساخت تراشه یا بیوسنسور با مکان‌یابی میکرومتری امکان‌پذیر است. این روش بنا به دقت نهایی در ابعاد تراشه‌ی ساخته شده دارای قیمتی بصرفه است. کادر مجرب در شرکت فنون ریز تراشه میزان با استفاده از پیشرفته‌ترین دستگاه‌های لیتوگرافی تماسی ‌قادر به ساخت تراشه‌هایی با جزئیات تا ۴۰ میکرومتر است.

۲-۱- روش ساخت قالب میکروفلوئیدیکی به روش لیتوگرافی تماسی:

برای ساخت قالب میکروفلوئیدیکی به روش لیتوگرافی تماسی ابتدا بستر، برای مثال سیلیکون، به صورت کامل شسته و با استفاده از فشار هوای خشک و فیلتر شده از گرد و غبار به صورت کامل پاک‌سازی می‌شود. به این مرحله آماده‌سازی زمینه گفته می‌شود. در مرحله‌ی بعد ماده فتورزیست بر روی سیلیکون ریخته شده و به وسیله‌ی اسپین کوتر بر روی سیلیکون به صورت یکنواخت پخش می‌شود. در این مرحله با تنظیم زمان و سرعت دورانی دستگاه اسپین کوتر می‌توان ارتفاع فتورزیست را تنظیم کرد. لازم به ذکر است میزان زمان مورد نیاز و همچنین سرعت دورانی مناسب جهت رسیدن به ارتفاع مناسب از فتورزیست، در کاتالوگ فتورزیست آورده شده است. به این مرحله پوشش‌دهی گفته می‌شود. سپس متناسب با ارتفاع و نوع فتورزیست استفاده شده برای لیتوگرافی، به مدت لازم سیلیکون آغشته به فتورزیست بر روی هات‌پلیت قرار داده می‌شود. به این مرحله پخت نرم گفته می‌شود. در روش کانتکت لیتوگرافی، ماسک لیتوگرافی بر روی سیلیکون آغشته به فتورزیست قرار می‌گیرد و طرح دو بعدی روی ماسک بر روی فتورزیست می‌تابد. به این مرحله تابش نور ماوراءبنفش گفته می‌شود. پس از این مرحله طرح بسیار کوچکی از شکل دو بعدی روی ماسک بر روی فتورزیست تشکیل می‌شود. سپس دوباره پخت انجام می‌شود. به مرحله‌ی پخت فتورزیست بر روی هات‌پلیت بعد از تابش نور فرابنفش، پخت پس از تابش گفته می‌شود. سپس در مرحله‌ی توسعه، آن بخش‌هایی از فتورزیست که تحت تابش قرار نگرفته بودند از روی سیلیکون به صورت کامل پاک می‌شوند. پس از اتمام مرحله‌ی توسعه، یک‌با دیگر شستشو صورت می‌گیرد و قالب تولید شده با استفاده از هوای خشک و فیلتر شده به صورت کامل خشک می‌شود. در مرحله‌ی آخر نیز پخت سخت در آون حرارتی انجام می‌شود. مراحل کلی ساخت قالب میکروفلوئیدیکی به صورت مختصر در جدول زیر آورده شده است.

۱-۳- مشخصات دستگاه سرویس‌دهنده:

۱-۴- امکانات ویژه:

مجهز به سیستم اسپین کوتینگ پیشرفته جهت ایجاد ارتفاع‌های متفاوت فتورزیست

توسعه (Developing) فتورزیست مثبت و منفی

الاینینگ ‌PDMS بر روی الکترود

الاینینگ کانال و الکترود

الاینینگ دو طرح فتورزیست در امتداد هم با ضخامت‌های متفاوت

لیتوگرافی کروم روی Kapton و الاینیگ SU8 روی زیرلایه

۱-۵- تعرفه‌ی خدمات:

تعرفه‌ی خدمت لیتوگرافی و زدایش مرطوب: از ساعتی ۲۵۰ هزار تومان

تعرفه‌ی خدمات قالب‌گیری با ‌PDMS: از ساعتی ۴۰۰ هزار تومان

تعرفه باندینگ:از ساعتی 200 هزار تومان

جهت اطلاع از هزینه‌ی ساخت قالب و تراشه‌ی میکروفلوئیدیکی، جزئیات درخواست خود را در قسمت ثبت خدمت  وارد کنید.

۲- لیتوگرافی کاهنده‌ی ماسک:

۱-۲- معرفی روش لیتوگرافی کاهنده‌ی ماسک:

2-۱-۱- توضیح خدمت:

همواره محدودیت‌های ساخت، اصلی‌ترین چالش ساخت یک میکروچیپ و یا بیوسنسور میکروفلوئیدیکی بوده است. تنها روش ساخت که توانایی ایجاد طرح‌های کوچک با جزئیات در حد ۱۰ میکرومتر برای ساخت سنسورها و تراشه‌های میکروفلوئیدیکی را داشته باشد، روش ساخت لیتوگرافی نرم (سافت‌لیتوگرافی) است. روش لیتوگرافی نرم از دو زیرمجموعه‌ی تهیه قالب به روش لیتوگرافی و قالب‌گیری با ‌PDMS تشکیل شده است. لیتوگرافی کاهنده ماسک روشی مناسب برای تهیه قالب‌های میکروفلوئیدیکی با جزئیات حدود ۱۰ میکرومتر است. شرکت فنون ریزتراشه میزان با بهره‌گیری از دستگاه‌های روز دنیا در کنار اپراتور مجرب آماده‌ی خدمت‌رسانی برای ساخت قالب و تراشه‌های میکروفلوئیدیکی می‌باشد.

۲-۱-۲- توضیحات بیشتر:

در روش لیتوگرافی کاهنده‌ی ماسک، ابتدا ماسکی به صورت دو بعدی از طرح سه ‌بعدی با ابعاد بزرگ‌تر تهیه می‌شود. هندسه‌ی دو بعدی در فرآیند ساخت قالب با استفاده از فتورزیست، به هندسه‌ای سه بعدی بر روی سیلیکون تبدیل می‌شود. در این مرحله تصویری از ماسک، با ابعاد کوچک‌تر بر روی فتورزیست تابیده می‌شود. بدین ترتیب اشعه‌ی یووی به صورت تصویر کوچک‌تری از طرح دو بعدی، بر روی بستری مانند سیلیکون که بر روی آن فتورزیست قرار دارد، تابیده می‌شود. در این روش طرح کوچک‌تری از هندسه‌ی دو بعدی بر روی ماسک تولید می‌شود. به مرحله‌ی ساخت طرح سه بعدی با فتورزیست بر روی بستر سیلیکونی با استفاده از ماسک دو بعدی با ابعاد بزرگ‌تر از طرح نهایی، لیتوگرافی کاهنده‌ی ماسک گفته می‌شود. دستگاه مربوطه دارای تکنولوژی متفاوتی در مقایسه با دستگاه لیتوگرافی تماسی است. در ادامه قالب (مولد) تولید شده به منظور قالب‌گیری پلیمر PDMS استفاده می‌شود و طرح میکروکانال‌ها به وجود می‌آید. به مجموعه‌ی مراحل قالب‌سازی و قالب‌گیری سافت‌لیتوگرافی گفته می‌شود. پلیمر PDMS پخته شده می‌تواند به شیشه و یا پلیمر هم جنس‌ خود متصل شود و تراشه میکروفلوئیدیکی را بسازد. این مرحله از ساخت تراشه‌های میکروفلوئیدیکی باندینگ پلاسما نامیده می‌شود. این روش بنا به دقت نهایی در ابعاد تراشه‌ی ساخته شده، نسبت به سایر روش‌های ساخت قالب دارای قیمتی اقتصادی است. کادر مجرب در شرکت فنون ریزتراشه میزان، با استفاده از پیشرفته‌ترین دستگاه‌های لیتوگرافی کاهنده ماسک ‌قادر به ساخت تراشه‌هایی با جزئیات تا ۱۰ میکرومتر است.

۲-۲- روش ساخت قالب میکروفلوئیدیکی به روش لیتوگرافی کاهنده ماسک:

برای ساخت قالب میکروفلوئیدیکی به روش لیتوگرافی کاهنده ماسک ابتدا بستر، برای مثال سیلیکون، به صورت کامل شسته و با استفاده از فشار هوای خشک و فیلتر شده از گرد و غبار به صورت کامل پاک‌سازی می‌شود. به این مرحله آماده‌سازی زمینه گفته می‌شود. در مرحله‌ی بعد ماده فتورزیست بر روی سیلیکون ریخته شده و به وسیله‌ی اسپین کوتر بر روی سیلیکون به صورت یکنواخت پخش می‌شود. در این مرحله با تنظیم زمان و سرعت دورانی دستگاه اسپین کوتر می‌توان ارتفاع فتورزیست را تنظیم کرد. لازم به ذکر است میزان زمان مورد نیاز و همچنین سرعت دورانی مناسب جهت رسیدن به ارتفاع مناسب از فتورزیست، در کاتالوگ فتورزیست آورده شده است. به این مرحله پوشش‌دهی گفته می‌شود. سپس متناسب با ارتفاع و نوع فتورزیست استفاده شده برای لیتوگرافی، به مدت لازم سیلیکون آغشته به فتورزیست بر روی هات‌پلیت قرار داده می‌شود. به این مرحله پخت نرم گفته می‌شود. در روش لیتوگرافی کاهنده ماسک، بر خلاف لیتوگرافی تماسی ماسک لیتوگرافی بر روی سیلیکون آغشته به فتورزیست قرار نمی‌گیرد. بلکه با فاصله از سیلیکون آغشته به فتورزیست قرار می‌گیرد و تصویر کوچک شدهی آن به صورت اشعه‌ی ماوراءبنفش بر روی سیلیکون می‌تابد. به این مرحله تابش نور ماوراءبنفش گفته می‌شود. پس از این مرحله طرح بسیار کوچکی از شکل دو بعدی روی ماسک بر روی فتورزیست تشکیل می‌شود. سپس دوباره پخت انجام می‌شود. به مرحله‌ی پخت فتورزیست بر روی هات‌پلیت بعد از تابش نور فرابنفش، پخت پس از تابش گفته می‌شود. سپس در مرحله‌ی توسعه، آن بخش‌هایی از فتورزیست که تحت تابش قرار نگرفته بودند از روی سیلیکون به صورت کامل پاک می‌شوند. پس از اتمام مرحله‌ی توسعه، یک‌با دیگر شستشو صورت می‌گیرد و قالب تولید شده با استفاده از هوای خشک و فیلتر شده به صورت کامل خشک می‌شود. در مرحله‌ی آخر نیز پخت سخت در آون حرارتی انجام می‌شود. مراحل کلی ساخت قالب میکروفلوئیدیکی به صورت مختصر در جدول زیر آورده شده است.

۲-۳- مشخصات دستگاه سرویس‌دهنده:

۲-۴- امکانات ویژه:

مجهز به سیستم اسپین کوتینگ پیشرفته جهت ایجاد ارتفاع‌های متفاوت فتورزیست

توسعه (Developing) فتورزیست مثبت و منفی

تولید هندسه‌هایی با ابعاد ۱۰ میکرومتر و فاصله‌ی ۱۰ میکرومتر

۲-۵- تعرفه‌ی خدمات:

تعرفه‌ی خدمت لیتوگرافی کاهنده ماسک و زدایش مرطوب: ساعتی --- هزار تومان

تعرفه‌ی خدمات قالب‌گیری با ‌PDMS: ساعتی ۴۰۰ هزار تومان

تعرفه باندینگ: ساعتی --- هزار تومان

جهت اطلاع از هزینه‌ی ساخت قالب و تراشه‌ی میکروفلوئیدیکی، جزئیات درخواست خود را در قسمت ثبت خدمت  وارد کنید.