表2)との間に開発することなく、タンデムフォトリソグラフィ工程を経て同じフローのウエハー上の複数の高さを構築する実証しています。図5Aおよび5Bに示されています。当社の複合高さのフォトリソグラフィーから得られる測定された製造の高さは表に記載されている3ハイツは、デバイス・デバイスへとウェハ間ばらつきを両方評価する、単一の流れウェハ内のすべてのデバイス間で各層ごとに10箇所で測定しました。すべての機能は、ウェハ全体<2%のCVを観察しました。メーカーフォトレジストのデータシートは、典型的な高さを示唆しています多層機能を構築するときに、このプロトコルは、異なる設計のために調整されている場合は±5%のばらつきがあるため、この公差は考慮されるべきです。このような回転速度や露光等の製造パラメータは、所望のパターンの高さおよび形状のために最適化されていない場合、任意の製造プロセスと同様に、誤差は各ステップで生じ得ます。ウェブサイトを含む、適切な露光、現像時間をトラブルシューティングするために利用可能です。提案したソフトとハードベーク時間、温度、およびランプ速度からの逸脱は、クラック、気泡や不完全な機能を生成することができます。XTポジ型フォトレジストの再水和は重要です。適切な再水和なしのウエハが割れたり、バルブエリア内の気泡を含んで表示されることがあります。これはwafeを収容する「湿ったボックス」(脱イオン水を含む皿で密閉箱)を使用して、発生した場合一晩再水和のためのRSは助けることができます。XT機能に使用することができますが、背の高い機能には、露光、現像時の機能の損失の可能性を減らすために一晩再水和を必要とします。AZ40XT)に抵抗します。我々はこれらの製剤をテストしていません。図6A)から製造しました。デバイス上のバルブ操作とクロージャの代表的な画像を示しています。バルブの加圧のための一般的なエラーモードは、次のとおりです。不十分な圧力(食用色素を流すことによって確認することができ、バルブます完全に閉じていない)の使用を、入口チューブ挿入(フローがあれば阻害されますチューブまたは金属ピンは(チャネルが閉塞され得るか、またはデバイスが剥離することができる)すぎ押下され、​​デバイスの層間剥離が生じ得る)、および製造プロセス中のダストまたは繊維を組み込みます。これらのエラーモードのトラブルシューティングを行うには、ユーザーが製造中にクリーンルーム条件を維持し、体系的にデバイスの実行に進む前に各バルブをテストする必要があります。デバイスの剥離が実験における共通の問題として提示した場合、これはより低い圧力(<15プサイ)のいずれかで実行しているデバイスによって改善またはシラン化時間の短縮することができます。図6Bは、オンチップ篩バルブによって捕捉ビーズを示しています。重合が成功しない場合、ビーズを篩バルブを通過します。このような場合、デバイスからのUV光源強度と高さMODできます重合を改善するためにified。PSI(試薬混合物)の流量で製造しました。得られたビーズは52.6±1.6μmで(STD平均±)を測定しました。図6Cおよび6D)で(MATLAB)を形質転換を用いて2,992ビーズを分析しました。液滴の生成のための私達の全体のハードウェア構成は、図7に示されています。マルチステップフォトリソグラフィパラメータ。スピン速度、ソフトベーク時間、露光エネルギー及びハードベーク時間を含む適用可能なパラメータを持つフォトリソグラフィ工程のすべての表形式。">この表をご覧になるにはこちらをクリックしてください。(ダウンロードするには、右クリックします。54.43ミクロン(1.05ミクロンのstd。84.22ミクロン(0.91ミクロンのstd。54.10ミクロン(1.24ミクロンのstd。124.19マイクロメートル(1.89ミクロンのstd。プロフィルハイツ製造後。多段階のフォトリソグラフィを経て製造された層のそれぞれの合計機能の高さ、製造後。図2:製造プロセスの概要。デバイスのテスト設計から多層デバイスの製造に含まれる工程を示す概略図。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。"/>図3:マルチステップフォトリソグラフィの概略図。バルブ丸めと多層マイクロ流体デバイスを作成するためのフォトリソグラフィにおける高さ可変機能製造の概要。ビーズシンセサイザ装置の製造のための手順は、ここに含まれます。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。図4:ビーズシンセサイザーのデバイス設計と画像。異なる色で示される層を有するビーズシンセサイザーデバイスの(A)のCAD設計。(B)PDMS多層ビーズシンセサイザーデバイスのイメージ。制御線がオレンジ色で表示され、フローチャネルは、青と緑で表示されます。">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。図5:バルブプロファイルと画像。(A)プロフィロメータによって評価される代表的な弁の高さプロファイル。(B)バルブの代表的な画像とシリコンモールドマスタ流ウェハで周囲のチャネル。(C、D)多層PDMSデバイスの最終的なバルブ操作の写真。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。図6:PEGジアクリレートヒドロゲル液滴の生産。(A)ヒドロゲル液滴のprodの画像T字路の液滴発生器でuction。(B)バルブが加圧されたときに後重合は篩バルブで捕捉されたビーズのイメージ。(C)ビーズシンセサイザ(4X)で製造されるハイドロゲルビーズの明視野像。(D)ヒドロゲルビーズのサイズ分布。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。図7:デバイス動作設定。デバイスの動作に必要なすべてのハードウェアの注釈付のイメージ。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。librarian.Discussionこの作品は、私たちのオンラインツール26と製造元の指示25に基づき、製造パラメータへの簡単な変更を加えて任意のアプリケーションのために調整することができ、バルブと高さが可変ジオメトリーを備えた多層マイクロ流体デバイスのための完全なマルチステップフォトリソグラフィプロトコルを示しています。このプロトコルは、単純なパッシブ1層の金型を超えてマイクロ流体デバイスを構築することを望む研究者多層フォトリソグラフィ法を分かりやすく説明することを意図しています。多層マイクロ流体デバイスは、高スループット生化学アッセイ1に単一細胞分析に至るまでのアプリケーション「ラボオンチップ」のための単一のソフトポリマーデバイス内の高度な機能の追求を可能にします。ここで構築されたビーズシンセサイザ装置は、そのCヒドロゲル液滴を生成するために単一の流れ層との両方の完全密封可能とふるいバルブ形状を有する複数の高さを実証しますビーズをポリマーに重合すること。シリンジポンプおよび/または圧力調整器とのインタフェース)。このデモでは、カスタムMATLABソフトウェア(参照28内に設けられたコード)は、デバイス上の流体を加圧するために、カスタム空気圧セットアップ28とMFCSの流量制御システムでのModbus-制御電磁弁アレイと通信しますが、フロー制御のための多くの他のオプションは、商業的にされています利用可能。デザインと追加の提案は初めてのマイクロ流体技術者のための成功を最大限に活用するために含まれています。ここに示した製造工程は、マイクロ流体デバイスのためのフォトリソグラフィパターニングの広い配列に一般的に適応可能なことを証明する必要があります。工程(フロー高)のいずれか、30でμmの特徴は、85ミクロンの複合高さを作成するために、下部のフォトレジスト層(フロー低、55ミクロン)に追加されました。このステップは、(で動作することがより困難である)より粘性フォトレジストを必要とせずに厚い機能を行うために使用することができます。別のステップ(ヘリンボーン)で、特徴は、レプリカがPDMSに成形したときに、マイクロチャネルの底部にパターン化された溝を作成し、以前に架橋されたチャンネルの上に製造されています。希望する場合は、このステップは、よく内のウェルのアーキテクチャを含む複雑な形状を作成することによって適合させることができます。この製造プロセスの成功は、PEGジアクリレートの液滴からのポリマービーズを製造するために、ビーズ合成装置を用いて実証されます。異なる流れ圧力を探る異なるサイズのビーズを生成する液滴政権を調節することができます。添加剤は、ポリマー混合物の中に容易に含ませることができます。これらのヒドロゲルビーズを含む、様々な目的のために使用することができます表面機能を経由して分光蛍光または発光蛍光体の取り込みを通じてエンコーディング、薬物送達、または細胞アッセイ。このプロトコルは、ここに提示ビーズ合成異なるマイクロ流体デバイスを構築するために採用されている場合は、特定のステップは第1の製造の試みの成功の高い可能性を達成するために重要であるに留意すべきです。我々と他の人は、速度をソフトベーク温度、時間を最適化するとランプが29(露光中にトラップされた窒素ガスのバブリングにつながることができます)地殻の形成を介してレジスト膜中の残留溶剤の滞留を防止することが重要であることを観察しました。XT層のために必要な露光時間の再現性を向上させ、ウェハ全体の発展の速度の空間的なばらつきを低減します。最後に、長い(14-15時間)スローランプで露光後ベークは、VAを形成するために、長方形のフォトレジストの機能を丸め試験されたフォトレジストの厚さの多種多様な弁の形状を変形させることなくLVES。ネガ型フォトレジストからの層を製造するためにここに提示手順のいくつかは、製造元の説明書からの小さな違いがあります。私たちは、65°C、95°C、および65°Cに設定したホットプレートの間にウェーハを移動させる3段階のソフトベークプロセスを示唆しています。我々は、ウエハの段階的な温暖化はソフトベーキング中に「クラスト」の形成を介してフォトレジスト内に捕捉された気泡の破裂に起因する露光時の欠陥の発生を減少させることを見出しました。逆に、ソフトベーク後のウェハの徐冷は、フォトレジスト割れを減らすことができます。最後に、フォトレジストの緩和時間を増加させること〜20分がウェハ全体の高さのレジストの小さな変動を低減することを見出しました。これにより、製造プロトコルの柔軟性に、我々はそれがしつけ間で異なるデバイスのための広範な有用性を有することを期待しますエス。このような3Dプリント、ガラスエッチングやエンボス加工などの代替案はまた、マイクロ流体製造を達成することができますが、リソグラフィパターニングは、他の方法がまだスケールで達成していないこと、などの弁として、より複雑な機能を実現することができます。このプロトコルの主な制限は、(丸みを帯びたバルブを製造するために必要な手順が主な原因)〜3日かかる設計からテスト時間、です。我々は、特に複雑なフォトリソグラフィ工程に関連するマイクロ流体におけるプロトコルのオープン普及は、フィールドで継続的な技術革新を奨励し、この概念実証デモは、ユーザーが製造上の問題のトラブルシューティングを行ううえで助けとなることをすることを願っています。gdpr@jove.com.。