Name: design and development of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter for the fabrication of multilayer microfluidic devices
Uploaded: 2021-01-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices at JoVE.com

저자는이 프로젝트에 대한 자금을 제공하기위한 텍사스 기술 대학에서 변형 학부 경험센터를 인정하고 싶습니다. 저자는 또한 텍사스 공과 대학의 화학 공학 과의 지원을 인정하고 싶습니다.

1. MMAA 설계
<ol><li>도 1에도시된 웨이퍼 홀더(또는 UV 노출 단위)의 치수에 대한 상한이 되는 사용 가능한 UV 광 방출 시스템의 트레이의 치수를 획득한다. 도 2A에도시된 바와 같이, 내부 원형 림의 직경(d)을 측정하고, UV 광 방출 시스템의 트레이의 내부 높이(h), 트레이의 총 폭(w) 및 길이(l)를 측정한다. 참고: 예를 들어, 사용 가능한 UV 광 노출 시스템?...

<ol>
	<li>Betancourt, T., Brannon-Peppas, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-+and+nanofabrication+methods+in+nanotechnological+medical+and+pharmaceutical+devices.">Micro- and nanofabrication methods in nanotechnological medical and pharmaceutical devices.</a> International Journal of Nanomedicine. 1 (4), 483-495 (2006).</li><li>Wheeler, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+device+for+single-cell+analysis.">Microfluidic device for single-cell analysis.</a> Analytical Chemistry. 75 (14), 3581-3586 (2003).</li><li>Kong, D. S., Carr, P. A., Chen, L., Zhang, S., Jacobson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+gene+synthesis+in+a+microfluidic+device.">Parallel gene synthesis in a microfluidic device.</a> Nucleic Acids Research. 35 (8), 61 (2007).</li><li>Yang, M., Li, C. -. W., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+docking+and+on-chip+monitoring+of+cellular+reactions+with+a+controlled+concentration+gradient+on+a+microfluidic+device.">Cell docking and on-chip monitoring of cellular reactions with a controlled concentration gradient on a microfluidic device.</a> Analytical Chemistry. 74 (16), 3991-4001 (2002).</li><li>Keles, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+robust+and+reusable+microreactor+employing+laser+based+mid-IR+chemical+imaging+for+the+automated+quantification+of+reaction+kinetics.">Development of a robust and reusable microreactor employing laser based mid-IR chemical imaging for the automated quantification of reaction kinetics.</a> Organic Process Research &amp; Development. 21 (11), 1761-1768 (2017).</li><li>Losey, M. W., Jackman, R. J., Firebaugh, S. L., Schmidt, M. A., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+fabrication+of+microfluidic+devices+for+multiphase+mixing+and+reaction.">Design and fabrication of microfluidic devices for multiphase mixing and reaction.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 11 (6), 709-717 (2002).</li><li>Kobayashi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+for+conducting+gas-liquid-solid+hydrogenation+reactions.">A microfluidic device for conducting gas-liquid-solid hydrogenation reactions.</a> Science. 304 (5675), 1305-1308 (2004).</li><li>Shuler, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+organ-,+body-,+and+disease-on-a-chip+systems.">Advances in organ-, body-, and disease-on-a-chip systems.</a> Lab on a Chip. 19 (1), 9-10 (2019).</li><li>Kimura, H., Sakai, Y., Fujii, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ/body-on-a-chip+based+on+microfluidic+technology+for+drug+discovery.">Organ/body-on-a-chip based on microfluidic technology for drug discovery.</a> Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 33 (1), 43-48 (2018).</li><li>Lee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pumpless+Multi-Organ-on-a-Chip+(MOC)+combined+with+a+Pharmacokinetic-Pharmacodynamic+(PK-PD)+model.">A pumpless Multi-Organ-on-a-Chip (MOC) combined with a Pharmacokinetic-Pharmacodynamic (PK-PD) model.</a> Biotechnology and Bioengineering. 114 (2), 432-443 (2017).</li><li>Kang, S. -. W., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+soft+lithography+for+nano+functional+devices.">Application of soft lithography for nano functional devices.</a> Lithography. , 403-426 (2010).</li><li>Challa, P. K., Kartanas, T., Charmet, J., Knowles, T. P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+fabricated+using+fast+wafer-scale+LED-lithography+patterning.">Microfluidic devices fabricated using fast wafer-scale LED-lithography patterning.</a> Biomicrofluidics. 11, 014113 (2017).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desktop+aligner+for+fabrication+of+multilayer+microfluidic+devices.">Desktop aligner for fabrication of multilayer microfluidic devices.</a> Review of Scientific Instruments. 86 (7), 075008 (2015).</li><li>Pham, Q. L., Tong, N. -. A. N., Mathew, A., Voronov, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+compact+low-cost+low-maintenance+open+architecture+mask+aligner+for+fabrication+of+multilayer+microfluidics+devices.">A compact low-cost low-maintenance open architecture mask aligner for fabrication of multilayer microfluidics devices.</a> Biomicrofluidics. 12 (4), 044119 (2018).</li><li>Ravi, T., Ranganathan, R., Shunmugam, M. S., Kanthababu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topology+and+build+path+optimization+for+reducing+cost+in+FDM+uPrint+SE.">Topology and build path optimization for reducing cost in FDM uPrint SE.</a> Advances in Additive Manufacturing and Joining. , 189-198 (2019).</li><li>SU-8 Permanent Negative Epoxy Photoresist. Kayaku Advanced Materials Available from: <a target="_blank" href="https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf">https://kayakuam.com/wp-content/uploads/2020/09/KAM-SU-8-50-100-Datasheet-9.3.20-Final.pdf</a> (2020)</li></ol>

앞서 언급한 프로토콜은 MMAA를 3D 프린팅하고 시스템을 사용하여 정밀하고 다층적인 미세 유체 장치 마스터 몰드를 만드는 절차를 간략하게 설명합니다. 이 장치는 사용하기 쉽지만 마스터 금형 레이어의 적절한 정렬을 보장하기 위해 연습과 주의가 필요한 프로토콜 내에서 중요한 단계가 있습니다. 첫 번째 중요한 단계는 MMAA의 설계입니다. MMAA를 설계하여 UV 광 노출 시스템 내부에 적절한 적합?...

엔지니어링 연구에서 잘 발달되고 유망한 분야는 미세 유체 플랫폼을 사용하는 광범위한 응용 분야로 인해 미세 제조입니다. 미세 제조는 서로 다른 화학 화합물을 사용하여 μm 또는 작은 크기의 피처로 구조물이 생산되는 공정이다. 지난 30년 동안 미세유체 연구가 발전함에 따라 소프트 리소그래피는 폴리(디메틸실록산) 또는 이와 유사한 물질로 만든 마이크로칩을 생산하는 가장 인기 있는 미세 제조 기술이 되었습니다. 이러한 마이크로칩은 일반적인 실험실 관행1,2,3,4의 소형화에 널리 사용되어 왔으며, 엔지니어들이 반응 과정5,6,7,연구 반응 메커니즘을 모방하고 체외에서 인체에서 발견되는 장기를 모방하는 강력한 연구 도구가 되었다(예를 들어, 장기-온-칩)8,9,10. 그러나, 응용 프로그램의 복잡성이 증가함에 따라, 보다 복잡한 미세 유체 장치 설계가 실제 시스템을 더 잘 복제할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.
기본 소프트 리소그래피 절차는자외선(11)에기판을 적용하기 전에 포토레지스트 물질로 기판을 코팅하고 코팅된 기판 위에 포토마스크를 배치하는 것을 포함한다. 포토마스크에는 미세유체 장치 채널의 원하는 패턴을 모방하는 투명 영역이 있습니다. 코팅된 기판을 UV 광으로 적용할 때 투명 영역은 자외선이 포토마스크를 통해 침투할 수 있게 하여 포토레지스트가 교차연결될 수 있도록 합니다. 노출 단계 후, 교차되지 않은 포토레지스트는 개발자를 사용하여 씻어 내고 의도된 패턴으로 고체 구조를 남깁니다. 미세 유체 장치의 복잡성이 커짐에 따라 매우 정확한 치수로 다층 구조가 필요합니다. 다층 미세 제조 과정은 단일 층 미세 제조에 비해 훨씬 더 어렵습니다.
다층 미세 제조는 두 번째 마스크의 설계와 첫 번째 층 피처의 정확한 정렬이 필요합니다. 일반적으로 이 프로세스는 상업용 마스크 정렬기를 사용하여 수행되며, 이는 비용이 많이 들고 기계 작업을 위한 교육이 필요합니다. 따라서, 다층 미세 제조 의 과정은 일반적으로 이러한 노력에 대한 자금이나 시간이 부족한 작은 실험실에 대해 달성 할 수 없습니다. 여러 개의 다른 맞춤형 마스크 정렬기를 개발했지만, 이러한 시스템은 종종 많은 다른 부품의 구매 및 조립이 필요하며 여전히 매우 복잡한12,13,14일수 있습니다. 이는 소규모 실험실에 비용이 많이 들 뿐만 아니라 시스템을 구축, 이해 및 사용하기 위한 시간과 교육이 필요합니다. 이 백서에 자세히 설명된 마스크 정렬기는 추가 장비를 구입할 필요가 없으므로 이러한 문제를 완화하기 위해 노력했으며, 일반적으로 미세 유체 장치를 생산하고 사용하는 실험실에 이미 존재하는 장비만 요구합니다. 또한, 마스크 얼라이너는 3D 프린팅 기술로 제작되었으며, 최근 3D 프린팅 기술이 발전하면서 대부분의 실험실 및 대학에서 저렴한 비용으로 쉽게 사용할 수 있게 되었습니다.
이 백서에 자세히 설명된 프로토콜은 비용 효율적이고 조작이 용이한 대체 마스크 리정렬기를 만드는 것을 목표로 합니다. 본 명세서에 상세한 마스크 정렬기는 기존의 제조 시설없이 연구 실험실에 대한 다층 미세 제조를 가능하게 할 수 있습니다. 현미경 마스크 정렬 어댑터(MMAA)를 사용하여 복잡한 기능을 갖춘 기능성 마이크로칩은 일반 UV 광원, 광학 현미경 및 일반적인 실험실 장비를 사용하여 달성할 수 있습니다. 결과는 MMAA가 똑바로 현미경 및 UV 광 노출 상자를 사용하여 예 시스템과 잘 수행한다는 것을 보여줍니다. 3D 프린팅 공정을 사용하여 생산된 MMAA는 최소한의 정렬 오차를 가진 헤링본 미세 유체 장치의 이중 레이어 마스터 몰드를 획득하는 데 사용되었습니다. 3D 프릭 MMAA로 제작된 마스터 몰드를 사용하여 <10 μm의 정렬 오류를 포함하는 다층 구조로 미세 유체 장치를 제조하였다. <10 μm의 정렬 오차는 미세 유체 장치의 적용을 방해하지 않을 만큼 최소화됩니다.
또한, MMAA를 이용하여 생산된 4층 마스터 몰드의 성공적인 정렬이 확인되었고, 정렬 오차는 <10 μm으로 결정되었다. 미세 유체 장치의 기능과 최소 정렬 오류는 다층 미세 유체 장치를 만드는 데 MMAA의 성공적인 적용을 검증합니다. MMAA는 3D 프린터의 파일을 약간 변경하여 현미경 및 UV 노출 시스템에 맞게 사용자 지정할 수 있습니다. 다음 프로토콜은 각 실험실에서 사용할 수 있는 장비에 맞게 MMAA를 미세 조정하고 MMAA에 필요한 사양을 3D 인쇄하는 데 필요한 단계를 간략하게 설명합니다. 또한, 프로토콜은 시스템을 이용하여 다층 마스터 몰드를 개발하고 이후에 마스터 몰드를 사용하여 PDMS 미세 유체 장치를 생성하는 방법을 자세히 설명한다. 마스터 몰드와 미세 유체 칩의 생성은 사용자가 시스템의 효과를 테스트 할 수 있습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), 3D Printing Filament</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Provided by the Texas Tech University 3D printing facility</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BX53, Upright Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form 2, Stereolithography 3D printer</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced Hot Plate Stirrer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97042-642</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoproyl Alcohol, 70% (v/v)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH7999-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light Colored Marker</td>
			<td>Sharpie</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnets, 3 mm x 3 mm</td>
			<td>WOTOY</td>
			<td></td>
			<td>ASIN #: B075PLVW8W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td>DOW</td>
			<td>4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish, 150 mm x 15 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25384-326</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Printed Photomasks</td>
			<td>CAD/Art Services, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum Support Jack - 8&#34; x 8&#34;, Scissor Lift</td>
			<td>VWR</td>
			<td>12620-904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonication Bath</td>
			<td>Branson</td>
			<td>CPX3800H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Laurell Technologies Corporation</td>
			<td>Model WS-650MZ-23NPPB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>STRATASYS SR-30</td>
			<td>MakerBot Industries, LLC</td>
			<td>SR-30</td>
			<td>Dissolvable support material for 3D printing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stratasys uPrint SE 3D Printer</td>
			<td>Computer Aided Technology, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 50</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y131269 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 100</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y131273 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 Developer</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>Y020100 4000L1PE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>Gorilla Glue</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape</td>
			<td>Scotch</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Form Cure, UV Curing Chamber</td>
			<td>Formlabs</td>
			<td>FH-CU-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-KUB2, UV Light-Exposure Box</td>
			<td>Kloe</td>
			<td>UV-KUB2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and development of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter for the fabrication of multilayer microfluidic devices

이 프로젝트는 일반적으로 깨끗한 실내 환경에서 비용이 많이 드는 장비를 사용하여 달성 할 수있는 정밀한 다층 미세 유체 장치의 제조를위한 사용하기 쉽고 비용 효율적인 플랫폼을 개발하는 것을 목표로합니다. 플랫폼의 핵심 부분은 일반 광학 현미경 및 자외선 (UV) 광 노출 시스템과 호환되는 3차원 (3D) 인쇄 현미경 마스크 정렬 어댑터 (MMAA)입니다. 장치 설계를 최적화하기 위해 수행된 작업으로 인해 장치를 만드는 전체 프로세스가 크게 간소화되었습니다. 이 프로세스는 실험실에서 사용할 수 있는 장비에 적합한 치수를 찾고 최적화된 사양으로 MMAA를 3D 프린팅하는 것을 수반합니다. 실험 결과에 따르면 3D 프린팅에 의해 설계및 제조된 최적화된 MMAA는 일반적인 현미경 및 광 노출 시스템과 잘 어울림합니다. 3D 프릭 MMAA에서 제조한 마스터 몰드를 사용하여 다층 구조가 있는 생성된 미세 유체 장치는 일반적인 마이크로칩에 충분한 <10 μm의 정렬 오류를 포함합니다. 장치의 수송을 통해 UV 광 노출 시스템으로의 인간의 오류는 더 큰 제조 오류를 일으킬 수 있지만,이 연구에서 달성 된 최소한의 오류는 연습과 주의로 달성 할 수 있습니다. 또한 MMAA는 3D 프린팅 시스템의 모델링 파일을 변경하여 모든 현미경 및 UV 노출 시스템에 맞게 사용자 지정할 수 있습니다. 이 프로젝트는 미세 유체 장치를 생산하고 사용하는 실험실에서 이미 사용할 수 있는 장비만 사용해야 하기 때문에 소규모 실험실에 유용한 연구 도구만 제공합니다. 다음 세부 프로토콜은 MMAA의 설계 및 3D 프린팅 프로세스를 간략하게 설명합니다. 또한, MMAA를 이용하여 다층 마스터 몰드를 조달하고 폴리(디메틸실록산) (PDMS) 미세유체 칩을 생산하는 단계도 본원에 설명되어 있다.

MMAA(도1)의최적화 및 사용을 통해 정렬 오차가 최소화된 다층 마스터 몰드가 제작되었습니다. 최종 MMAA는 융합필라멘트 제조(FFF) 3D 프린팅공정(도 2)을사용하여 제작하였다. FFF 프로세스는 원하는 장치 치수에 대한 정확도를 높입니다. MMAA는 두 가지 메인피스(그림 3)로구성되어 있습니다: 기본 조각과 커스텀 패스너. 베이스 피스?...

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Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices

이 프로젝트를 통해 소규모 실험실에서는 정밀다층 미세 유체 장치를 제조하기 위한 사용하기 쉬운 플랫폼을 개발할 수 있습니다. 플랫폼은 <10 μm의 정렬 오차가 있는 다층 미세 유체 장치를 사용하여 3차원인쇄 현미경 마스크 정렬 어댑터로 구성됩니다.

다층 미세 유체 장치의 제조를 위한 입체 인쇄 현미경 마스크 정렬 어댑터의 설계 및 개발

This project aims to develop an easy-to-use and cost-effective platform for the fabrication of precise, multilayer microfluidic devices, which typically ...

이 프로토콜은 정밀다층 미세 유체 마스터 금형의 생산을 돕는 비용 효율적이고 사용하기 쉬운 플랫폼의 생성을 가능하게 하기 때문에 중요합니다. 이 기술의 주요 장점은 미세 유체 장치를 생산하는 실험실에서 흔하게 발견되는 3D 인쇄 플랫폼 및 표준 실험실 장비의 사용만 필요하다는 것입니다. 이 프로토콜의 시각적 데모는 3D 인쇄 현미경 마스크 정렬 어댑터를 사용자 지정하고 사용하는 방법을 입증하는 데 중요합니다.웨이퍼 홀더의 치수에 대한 상한이 될 사용 가능한 UV 광 방출 시스템의 트레이의 치수를 가져옵니다. 내부 원형 림의 직경, UV 광 방출 시스템 트레이의 내부 높이, 트레이의 총 폭 및 길이를 측정합니다. 컴퓨터 설계 응용 프로그램을 사용하여 이러한 치수를 적용하여 UV 광 방출 시스템 트레이에 맞게 웨이퍼 홀더를 사용자 정의합니다.슬라이드 홀더를 제자리에 고정하는 사용 가능한 직립 현미경 단계에서 나사와 나사의 너비 사이의 길이를 측정합니다. 컴퓨터 설계 응용 프로그램을 사용하여 이러한 치수를 적용하여 마그네틱 홀더를 사용자 지정하여 사용 가능한 현미경에 맞게 MMAA를 현미경에 쉽고 정밀하게 고정할 수 있도록 합니다. 적절한 사진 저항과 함께 4인치 실리콘 웨이퍼를 사용하여 마스터 몰드의 첫 번째 층을 생성하여 두께가 후속 레이어보다 큰 지확인하여 정렬 마커를 쉽게 식별할 수 있습니다.밝은 색상의 마커 펜을 사용하여 첫 번째 레이어의 정렬 마커를 네 면 모두에 색칠합니다. 사진 저항 제조업체의 지침을 사용하여, 스위퍼에 저항하는 사진을 스핀 코팅하여 마스터 몰드의 두 번째 층을 시작하고 부드러운 베이킹을 수행합니다. 코팅된 웨이퍼를 MMAA의 웨이퍼 홀더에 삽입하고 테이프를 사용하여 코팅된 웨이퍼를 MMAA에 고정합니다.자기 현미경 패스너를 사용하여 사용 가능한 직립 현미경에 웨이퍼 홀더를 부착합니다. 웨이퍼의 컬러 정렬 마커 중 하나가 현미경 렌즈를 통해 볼 때까지 현미경 단계의 X 및 Y 방향 노브를 사용하여 MMAA의 위치를 이동합니다. 현미경 단계에서 웨이퍼 홀더를 제거하고 코팅 된 웨이퍼 위에 웨이퍼 홀더에 두 번째 층 사진 마스크를 삽입합니다.첫 번째 레이어의 컬러 정렬 마커가 사진 마스크의 정렬 마커를 통해 부분적으로 볼 수 있는지 확인하고 사진 마스크의 직선 가장자리가 실리콘 웨이퍼의 직선 가장자리와 겹쳐져 있는지 확인합니다. 웨이퍼 홀더를 현미경 스테이지에 다시 부착하고 테이프로 측면 컷아웃 중 하나를 통해 가위 리프트에 포토 마스크를 부착합니다. 가위 리프트를 사용하여 코팅된 웨이퍼 바로 위에 놓일 때까지 사진 마스크의 Z 방향 위치를 조정합니다.포토 마스크를 가만히 유지하면서 현미경 렌즈를 살펴보고 현미경 단계의 X 및 Y 방향 노브를 사용하여 사진 마스크의 정렬 마커 아래에 있는 첫 번째 층의 색깔 정렬 마커를 식별하여 MMAA의 위치를 이동시합니다. 사진 마스크의 정렬 마커가 첫 번째 레이어의 컬러 정렬 마커와 겹칠 때까지 MMAA의 위치를 조정합니다. 사진 마스크에 약간의 힘을 조심스럽게 바르고 테이프를 사용하여 코팅 된 웨이퍼 위에 사진 마스크를 고정하십시오.가위 리프트에서 포토 마스크를 분리하고 사진 마스크의 네 개의 정렬 마커가 첫 번째 레이어의 네 개의 정렬 마커와 정렬되어 있는지 확인합니다. 포스트 정렬은 현미경 단계에서 웨이퍼 홀더를 조심스럽게 분리합니다. 웨이퍼 위에 유리 상단 플레이트를 삽입하고 사진 마스크로 두 조각 사이의 간격을 줄입니다.전체 웨이퍼 홀더를 사용 가능한 UV 광 노출 시스템에 넣고 두 번째 층의 노출을 수행합니다. UV 광 노출 시스템에서 웨이퍼 홀더를 제거한 다음 웨이퍼 홀더에서 코팅된 웨이퍼를 제거하고 웨이퍼에서 포토 마스크를 분리합니다. 사진 저항 제조업체의 지침에 따라 두 번째 레이어의 포스트 베이킹 및 개발을 완료합니다.마스터 몰드를 검색하고 직립 현미경의 단계에 배치하여 첫 번째 층과 두 번째 층 사이의 간격 거리를 결정합니다. 마이크로채널 구조의 첫 번째 레이어에서 두 번째 레이어가 이동되고 정렬되지 않은 거리를 측정합니다. 직립 현미경을 사용하여 PDMS 칩에 명확한 장치 가장자리가 있는 채널 벽이 있는지 여부를 결정합니다.또한 PDMS 칩에서 장치 기능을 방해할 수 있는 가능한 결함이 있는지 확인합니다. MMAA의 최적화 및 사용을 통해 정렬 오차가 최소화된 다층 마스터 몰드가 제작되었습니다. 이 시스템과 설명된 프로토콜은 마스터 몰드의 초기 층에 마커와 함께 사진 마스크의 마커의 정렬을 위해 사용되었다.헤링본 패턴을 가진 미세 유체 장치에 대한 이중 층 SU-8 마스터 몰드가 제작되어 두 층 사이의 5 마이크로미터 미만의 갭 거리를 갖는 것으로 나타났다. 그런 다음 두 층 마스터 몰드가 PDMS 마이크로칩을 제작하는 데 사용되었습니다. 스캐닝 전자 현미경 이미지는 헤링본 패턴을 가진 미세 유체 장치에 는 명확한 모서리, 직선 채널 벽 및 적절한 장치 기능에 필수적인 잘 정렬 된 층을 포함하고 있음을 보여줍니다.또한 MMAA를 사용하여 간단한 원형 기능을 갖춘 4층 마스터 몰드가 만들어졌으며 다층 마스터 몰드의 성공적인 정렬을 보여 주어. Profilometer 데이터는 마스터 몰드의 네 개의 뚜렷한 층을 확인합니다. 첫 번째 레이어와 두 번째 레이어의 정렬 마커를 정렬하고 사진 마스크를 코팅 된 웨이퍼에 고정할 때 인내심을 가지고 천천히 작업하는 것이 중요합니다.이 절차는 많은 다른 다층 마스터 금형의 생산에 사용할 수 있습니다, 작은 실험실에서 연구원이 더 복잡한 미세 유체 장치 설계를 탐구 할 수 있도록.

Research

JoVE Journal

Engineering

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

Plasmonic의 광전 테라 헤르츠 터의 설계, 제작 및 실험 특성

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

연구

공학

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

투과 전자 현미경에서 제자리 시간에 따른 절연 파괴에 : 가능성은 마이크로 전자 장치의 고장 메커니즘을 이해하기

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

분석 미세 유체 장치의 열 측정 기술

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

제조 및 Acoustofluidic 장치의 작동은 입자의 초점 쉬스에 대한 대량 음향 서 파도 지원

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

PMMA의 제조 및 COP 미세 유체 장치에 대한 솔벤트 본딩

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

흐름 기반 Dielectrophoresis: 고성능 솔루션 처리 나노와이어 소자의 제조에 대 한 낮은 비용 방법

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

물으로 만든 광섬유의 설계 및 제조

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

생물 의학 마이크로 대 한 굴절 인덱스 일치 장치 제조

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...