軟光刻技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1、大連理工大學(xué)研究生試卷類別標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)實(shí)得分?jǐn)?shù)平時(shí)成績(jī)10作業(yè)成績(jī)90總分100授課教師劉沖簽字系 別： 機(jī)械工程學(xué)院課程名稱：微制造與微機(jī)械電子系統(tǒng)學(xué) 號(hào)： 姓 名： 考試時(shí)間：2015年 1 月15日PDMS軟光刻技術(shù)的研究現(xiàn)狀摘要：軟光刻技術(shù)作為一種新型的微圖形復(fù)制技術(shù)，和傳統(tǒng)的光刻技術(shù)相比，軟光刻技術(shù)更加靈活，而且有許多技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)。軟光刻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光學(xué)、生物技術(shù)、微電子、傳感器以及微全分析系統(tǒng)的加工諸領(lǐng)域，并且取得了一定的進(jìn)展。本文，從軟光刻技術(shù)的原理、分類、國(guó)內(nèi)外以及我們實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用上來(lái)說(shuō)明軟光刻技術(shù)的研究現(xiàn)狀，是一種很有發(fā)展的重要光刻技術(shù)。關(guān)鍵詞：軟光刻技術(shù)研究現(xiàn)狀應(yīng)用Re

2、search Status of PDMS Soft LithographyAbstract：Soft lithography technology as a new type of micro-replication technology graphics, and compared to conventional lithographic techniques, soft lithography technology is more flexible and has many technical advantages. Soft lithography technology has bee

3、n widely used in optical processing areas such as biotechnology, microelectronics, sensors and micro total analysis system, and has made some progress. In this paper, the principle soft lithography techniques, classification, abroad and in our lab up on the status of the application of soft lithogra

4、phy, photolithography technique is a very important development.Keywords：Soft lithography technologyResearch StatusApplication1. 軟光刻技術(shù)概況20世紀(jì)90年代末，一種新的微圖形復(fù)制技術(shù)脫穎而出。該技術(shù)用彈性模（大多為PDMS材料制作）替代傳統(tǒng)光刻技術(shù)中使用的硬模來(lái)產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)或者微模具，被稱作軟光刻技術(shù)1。軟光刻技術(shù)作為一種新型的微圖形復(fù)制技術(shù)，和傳統(tǒng)的光刻技術(shù)相比，軟光刻技術(shù)更加靈活，而且有許多技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，主要有：能制造復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)或者三維結(jié)構(gòu)，甚至能在不規(guī)則

5、曲面上來(lái)制作模具，而且不受材料和化學(xué)表面的限制；能突破光刻技術(shù) 100nm 的限制，實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的微加工等。此外，它所需設(shè)備比較簡(jiǎn)單，進(jìn)而在制作成本上也比以前的光刻技術(shù)更經(jīng)濟(jì)使用。在普通的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下就能應(yīng)用，因此軟光刻是一種便宜、方便、適于實(shí)驗(yàn)室使用的技術(shù)。目前，軟光刻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光學(xué)、生物技術(shù)、微電子、傳感器以及微全分析系統(tǒng)的加工諸領(lǐng)域，并且取得了一定的進(jìn)展。1.1 軟光刻技術(shù)的分類軟光刻的核心技術(shù)是制作彈性模印章（elastomeric stamp）。通過(guò)光刻蝕和模塑的方法，可以快速、高效的獲得這種印章。PDMS，即聚二甲基硅氧烷，是軟光刻中最常用的彈性模印章制作材料，在設(shè)計(jì)過(guò)程中

6、應(yīng)該注意防止在PDMS彈性模上產(chǎn)生缺陷，此外，由于PDMS材料的彈性，過(guò)大的深寬比也會(huì)導(dǎo)致彈性模結(jié)構(gòu)的倒塌。軟光刻的關(guān)鍵技術(shù)包括：毛細(xì)管成模（micromolding in capillaries，MIMIC）、再鑄模（replica molding，REM）、微接觸印刷（microcontact printing，uCP）、溶劑輔助成模（solventassistedmicromolding，SAMIM）、微傳遞成模（microtransfermolding，uTM）等等2。 毛細(xì)管成模（micromolding in capillaries，MIMIC）是將 PDMS 模放置于基底上，在保

7、證其與基底表面良好接觸的情況下，會(huì)形成一個(gè)中空的網(wǎng)絡(luò)通道。在這個(gè)時(shí)候?qū)⒁簯B(tài)的預(yù)聚合物液體倒入網(wǎng)絡(luò)通道的端口處，在毛細(xì)作用下，液體會(huì)自發(fā)的逐漸的流入整個(gè)毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)。加熱干燥后取下 PDMS母模，就得到了想要的聚合物微結(jié)構(gòu)，這項(xiàng)技術(shù)被稱作是 MIMIC 技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)要求印模與基底表面良好的接觸形成空腔。如果彈性模上的微溝道較長(zhǎng)的話，液體流速會(huì)減慢，這樣充滿整個(gè)溝道會(huì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。這是因?yàn)槊?xì)管徑大小對(duì)液體充盈速度影響很大；毛細(xì)管的充盈速度與液體的粘度、表面張力、已充盈部分的長(zhǎng)度和毛細(xì)管的半徑所共同決定。充盈速率與毛細(xì)管橫截面成正比，與液體本身的粘度和已充盈的毛細(xì)管長(zhǎng)度成反比，其速率隨著充盈部分

8、的增大而逐漸降低。毛細(xì)管的末端，可能會(huì)因?yàn)閴毫Σ粔蚧蜻^(guò)大液體無(wú)法充盈從而留下缺陷。 軟光刻再鑄模（replica molding，REM）通常是指用彈性模來(lái)重新鑄模，而不是剛性模。PDMS模為彈性模， 這樣剝離過(guò)程很容易，這也是再鑄模技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)。在 PDMS 上再鑄模時(shí)，由于PDMS為彈性體，可以通過(guò)機(jī)械壓緊、綁縛、拉緊或以上幾種方法的疊加，可以獲得比原來(lái)的模具更小的尺寸?；谠勹T模的萬(wàn)法可以制作 30nm 的有機(jī)聚合物結(jié)構(gòu)，其垂直精度達(dá)3nm，故其在生物、化學(xué)、MEMS上的應(yīng)用更加廣泛。微接觸印刷（microcontact printing，uCP）也致力于圖形的轉(zhuǎn)移，但它并不是一種光刻

9、技術(shù)。只有印模和基底良好的接觸才能使該技術(shù)成功的得到運(yùn)用。它可以用來(lái)在基底上形成不同的化學(xué)功能集團(tuán)的自組織單層（SAMs）圖形。其過(guò)程非常簡(jiǎn)單，初學(xué)者也能很容易的學(xué)會(huì)并簡(jiǎn)單的應(yīng)用。用一種彈性體PDMS印模通過(guò)接觸來(lái)傳遞溶液上的分子到底物表面。印刷之后，通過(guò)含有第二種分子的稀釋液來(lái)沖洗基底，從而在該圖形的非衍生區(qū)生成不同的SAMs。所謂SAMs就是指分子通過(guò)非共價(jià)鍵作用而自發(fā)形成穩(wěn)定的、確定的結(jié)構(gòu)，由于最終的結(jié)構(gòu)接近熱力學(xué)平衡，所以能自發(fā)的形成并阻止缺陷的產(chǎn)生。以金表面自組織鏈烷硫的SAMs為例：十二烷硫醇乙醇溶液被用于做接觸印刷，其濃度小于10mM，且研究表明當(dāng)作用時(shí)間大于0.3s就足以在金表

10、面形成高度一致的SAMs圖像。金和銀是最常用的電極材料，是熱和電的優(yōu)良導(dǎo)體，因此金和銀蒸鍍表面的uCP技術(shù)是研究重點(diǎn)。成形的SAMs可以在選擇性濕法腐蝕中作為超薄超薄抗蝕劑，或者作為模板控制結(jié)晶、去濕、濕潤(rùn)、生長(zhǎng)或者沉積其他的材料?；椎谋砻娲植?、表面吸收、彈性模的材料特性，尤其是變形特性和扭曲特性，會(huì)影響uCP圖案的尺寸。溶劑輔助成模（solventassistedmicromolding，SAMIM）是在聚合物基底上制作準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)的一種軟光刻方法。這種方法不僅有再鑄模的特點(diǎn)，而且也兼?zhèn)淞藟耗５膬?yōu)點(diǎn)使用這種方法時(shí)，一定要選擇一種能溶解聚合物基底卻不會(huì)對(duì) PDMS 印模產(chǎn)生影響的溶劑，防止PD

11、MS膨脹，如丙酮作為溶劑，聚苯乙烯作為聚合物基底3。另外也要求這種這種溶劑要有較高的表面張力和蒸汽壓，這樣的話，溶劑可以比較快地蒸發(fā)多余的水分，使 PDMS 模的膨脹比變?。ㄈ缂状?、乙醇和丙酮）。SAMIM 過(guò)程：先用適當(dāng)?shù)娜軇┦褂谜舭l(fā)的方法沾濕PDMS模的表面，還需將印模緊密地壓在基底上，溶劑會(huì)溶解一層聚合物，之后被填充于印?？障吨校@樣拔模之后會(huì)形成與印模圖形互補(bǔ)的微結(jié)構(gòu)。微傳遞成模（microtransfermolding，uTM）是把預(yù)聚合物液體滴入在PDMS 模具表面，過(guò)多的液體可以這樣去除：用扁平的彈性塊刮走，或用氣體吹去，如氮?dú)?。盛滿液體的 PDMS 模在高溫條件下與底物相接觸，

12、當(dāng)注入內(nèi)部的液體在高溫時(shí)干燥成固體，小心的將彈性模拔去，這樣就在底物表面留下一個(gè)聚合物微結(jié)構(gòu)。微傳遞成模能夠同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)單獨(dú)或者相互聯(lián)系的微結(jié)構(gòu)，即使在不平滑地表面上也能生成微結(jié)構(gòu)，另外，既可以一層層地建立三維結(jié)構(gòu)，也可以在較大面積的基地上生成想要的微結(jié)構(gòu)。但是這種方法也有缺陷，主要是在基底上制作微結(jié)構(gòu)后，難免會(huì)在基底上殘存一層聚合物膜，約100m厚。這層膜將阻礙基底和化學(xué)蝕刻劑接觸，從而使得這個(gè)微結(jié)構(gòu)不能在蝕刻中作為掩模4。當(dāng)然,軟光刻技術(shù)在微加工中的應(yīng)用中存在一些缺陷也是在所難免的,PDMS固化后有收縮變形，而且在甲苯和乙烷的作用下，深寬比也會(huì)出現(xiàn)一定的改變；PDMS這種材料，本身就具有彈

13、性和熱膨脹性，使其很難獲得很高的精確性，這使得這種材料在軟光刻技術(shù)的應(yīng)用中受到限制；由于彈性模太軟，無(wú)法獲得大的深寬比，太大或太小的寬深比都可能導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)的變形或扭曲，甚至這些微結(jié)構(gòu)會(huì)倒塌。但是這些都不足以阻止PDMS這種材料在軟光刻技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，將會(huì)找到各種辦法來(lái)彌補(bǔ)上述的不足。2. 軟光刻原理2.1 聚二甲基硅氧烷(PDMS)介紹Polydimethylsiloxane簡(jiǎn)稱為PDMS，中文名為聚二甲基硅氧烷。它是軟光刻技術(shù)中最常用的彈性模材料，相對(duì)于其他彈性材料如聚酰亞胺、樹脂和聚氨酯等等，PDMS 具有下面的特點(diǎn)：適用于底物表面大面積成模，并與底物可以有良好

14、的接觸，廣泛用于非平面的表面微圖案的轉(zhuǎn)移復(fù)制。PDMS具有化學(xué)惰性，而且成模界面自由能較低,制模過(guò)程中PDMS吸附底物過(guò)程是可逆的，而且處理后很容易取下；這個(gè)化學(xué)惰性對(duì)于圖形轉(zhuǎn)移復(fù)制來(lái)說(shuō)是非常重要的。PDMS具有各向同性，且透射能力可深達(dá) 300m，而且光學(xué)特性良好，廣泛應(yīng)用于多種光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)中。這種材料有良好的絕緣性和熱學(xué)穩(wěn)定性，在連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)可重復(fù)使用上百次而無(wú)明顯變形和性質(zhì)改變現(xiàn)象，價(jià)格便宜，可大規(guī)模生產(chǎn)。PDMS和固化劑添加比例一般為 10:1，由于加熱能使交聯(lián)過(guò)程加速，所以我們實(shí)驗(yàn)室一般都是在真空烘箱內(nèi)80攝氏度烘1個(gè)小時(shí)來(lái)完成固化過(guò)程（或者也有文獻(xiàn)中使用70攝氏度烘2個(gè)小時(shí)），當(dāng)

15、然，固化之前也要進(jìn)行抽真空來(lái)排除溶于材料中的氣體氣泡。固化劑增多會(huì)使交聯(lián)的結(jié)構(gòu)增多，從而使形成固化后的彈性體硬度增大，固化劑減少則恰恰相反。通過(guò)加熱可以使其固化，形成所需的含有微結(jié)構(gòu)的彈性體塊。圖1示出了PDMS含有的兩種成分，圖2從分子層面顯示了PDMS的交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程5。圖1 PDMS的兩種成分1）為硅氧烷低聚體，2）為硅氧烷交聯(lián)體圖2 PDMS形成的交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程鑒于PDMS 的化學(xué)及物理性狀，這也是PDMS這種材料特別適應(yīng)于作為軟光刻技術(shù)中的彈性模，來(lái)完成圖形的轉(zhuǎn)移和復(fù)制。PDMS 作為彈性模復(fù)制微結(jié)構(gòu)的工藝過(guò)程如圖3所示。在該過(guò)程中應(yīng)特別注意：PDMS這種材料的彈性和柔軟性，防止產(chǎn)生缺陷

16、6，如粘結(jié)、重力等有時(shí)可能使微結(jié)構(gòu)倒塌，如圖3D；過(guò)大的深寬比也會(huì)使微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生倒塌，Delamarche研究團(tuán)隊(duì)證明了深寬比在0.2至2的范圍內(nèi)可以得到?jīng)]有缺陷的模具。另外，在發(fā)生倒塌的情況下，用化學(xué)藥品，如月桂基磷酸鈉和庚烷先后沖洗可以恢復(fù)部分倒塌的部分；通常PDMS在干燥后會(huì)有1的收縮，一旦接觸了非極性的溶劑，如甲苯、已烷等會(huì)發(fā)生膨脹變形。要想獲得所需設(shè)計(jì)形狀模，控制軟光刻過(guò)程中彈性模的變形程度是關(guān)鍵的因素。當(dāng)然，這種材料在微加工中的應(yīng)用也還存在著一些不可避免的缺陷：固化后的收縮變形，而且在非平面的組織溶劑，如甲苯和乙烷的作用下，高深寬比的部分將出現(xiàn)一定的膨脹；PDMS本身的彈性和熱膨脹性

17、使其很難獲得高的精確性，這也是軟光刻技術(shù)在多層面的微加工中受到局限的一個(gè)原因；由于PDMS具有柔軟性，無(wú)法獲得大的深寬比，太大或太小的寬深比都將導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)的變形或扭曲，如圖3D所示。但是這些都不妨礙PDMS在軟光刻技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，將會(huì)找到各種辦法來(lái)彌補(bǔ) PDMS 的不足7。圖3 PDMS彈性模的制作過(guò)程表1 光刻技術(shù)與軟光刻技術(shù)的比較圖5為光刻技術(shù)與軟光刻技術(shù)的工藝過(guò)程的比較圖，前半部分的步驟基本與傳統(tǒng)的光刻相同，它為下半部分提供了圖形復(fù)制和轉(zhuǎn)移的原始模板。軟光刻技術(shù)可以利用這一原始的模板復(fù)制或者轉(zhuǎn)移精確的圖形，從而能夠獲得更小尺寸的微結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)。圖6為軟光刻技

18、術(shù)工藝流程圖。圖5 光刻技術(shù)與軟光刻技術(shù)的工藝過(guò)程的比較圖6 軟光刻技術(shù)工藝流程圖3. 我們實(shí)驗(yàn)室對(duì)軟光刻技術(shù)應(yīng)用近年來(lái)，我們微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室在劉沖老師作學(xué)科帶頭人，導(dǎo)師劉軍山為實(shí)驗(yàn)室主任的帶領(lǐng)下，每個(gè)成員都進(jìn)自己的最大努力把工作做到最好，實(shí)驗(yàn)室中的各個(gè)工藝?yán)蠋煻季ぞI(yè)業(yè)，我們實(shí)驗(yàn)室也可以利用軟光刻技術(shù)來(lái)制作微流體芯片。軟光刻技術(shù)好學(xué)、易懂，我作為一個(gè)初學(xué)者也可以很快的學(xué)會(huì)，并參與該微流控芯片的制作。如下為一個(gè)三層的生物傳感器，其制作過(guò)程下文有詳細(xì)的敘述。圖7（A）微流體盒由三層組成：a）在耐熱玻璃基板上的圖案化鉑層，b）其包括緩沖通道和沉積通道的一種SU-8層和c）一種PDMS蓋上樣品通道和流體

19、進(jìn)入孔。所有層都不可逆轉(zhuǎn)地連接在一起。 （B）平行排列的電極的照片和特寫視圖 - 左1覆蓋有著色，酶膜制作操作和布局進(jìn)行優(yōu)化，以簡(jiǎn)化制造和實(shí)現(xiàn)了低集成微流體盒。所呈現(xiàn)的原型由三層組成其上有圖案化金屬電極的耐熱玻璃基板，結(jié)構(gòu)化的SU-8中間層和一個(gè)復(fù)制成型的PDMS頂層（圖7）?？焖俪尚图夹g(shù)允許在很少的時(shí)間內(nèi)制造微流體盒。底層。一個(gè)4英寸的耐熱晶片上圖形化鉑金屬是根據(jù)以下步驟完成的：將光刻膠LOR 3B和S1813依次旋涂在基板上。 經(jīng)過(guò)UV曝光和顯影之后，一個(gè)20nm厚的鈦粘附層和130nm厚的Pt層通過(guò)蒸發(fā)的方法沉積在耐熱玻璃基板上。在PG去除劑中，剝離，完成金屬結(jié)構(gòu)。SU-8層。SU-8層

20、包括三個(gè)功能（參見圖7）：它包含（1）緩沖通道，其可以在樣品層下方引入擴(kuò)散層，（2）用酶膜沉積的通道使微電極官能化（3）同時(shí)，沉積通道末端形成所述微電極。需要注意的是SU-8也需要頂部鈍化而使金屬僅在電極和沒(méi)有涂覆金屬的地方鍵合在一起。步驟：脫水后，80um厚的SU-8 50層是旋涂耐熱晶片上，并在熱板上前烘（溫度緩慢上升用于降低內(nèi)應(yīng)力）。對(duì)SU-8層通過(guò)一對(duì)準(zhǔn)的掩模結(jié)構(gòu)進(jìn)行UV光曝光。后烘之后，未曝光SU-8是由該晶片在PGMEA進(jìn)行10分鐘的浸泡得到的。覆蓋層：頂層包含具有入口和出口的樣品通道。這是利用SU-8模具的復(fù)制注塑PDMS。前烘（在65，25分鐘；95，80分鐘）之后，SU-81

21、00被旋轉(zhuǎn)涂敷在4英寸的硅晶片，其厚度為370um。該層用掩模通過(guò)UV曝光形成的，在曝光后烘之后，它在PGMEA中顯影以創(chuàng)建SU-8模具。成型前，掩膜經(jīng)歷蒸氣硅烷化以減少PDMS粘合性：該滴有液滴（12uL）的晶片被放置在一個(gè)真空室中兩小時(shí)。然后，將PDMS部分被制造按如下步驟：將新鮮混合的PDMS（10:1 重量比）傾倒在SU-8的模具上，脫氣1小時(shí)，在烘箱中65固化2小時(shí)。在2mm厚的PDMS層輕輕剝離并沿傳感器盒的輪廓切割。鍵合。將PDMS層不可逆地結(jié)合到的SU-8層，以密封所述微流體通道并完成總的制造。我們是使用先前報(bào)道的蒸汽硅烷化的方法進(jìn)行接合工藝。既對(duì)SU-8和PDMS層用異丙醇和

22、去離子水徹底清潔。然后在一個(gè)封閉的腔室中，對(duì)SU-8層用3-氨基丙基硅烷（APTES）硅烷化兩小時(shí)。最后，這兩個(gè)表面進(jìn)行接觸，并在熱板上（70,10min）加熱。制造的傳感器盒如圖8A。圖8（A）制作該傳感器包括所有的流體連接孔和連接墊。（B）PMMA板確?？煽康碾娏土黧w連接。裝配和操作操作中，所述盒被放置在PMMA支架上。它被制造成兩結(jié)構(gòu)板（底和蓋），其利用小螺釘夾持中間暗盒。埋設(shè)在蓋上的彈簧觸點(diǎn)提供電接觸到電極墊。在蓋上的三個(gè)孔允許所述流體管道被連接到傳感器的兩個(gè)入口和出口（圖8B）。0.7 V的恒電位被施加在每個(gè)工作電極上和以4通道多電位的盒上的共同的Pt偽參比/反電極。連續(xù)的樣品流和

23、緩沖液流是由兩個(gè)獨(dú)立校準(zhǔn)注射器泵控制的。由PBS組成的樣品制備具有確定葡萄糖和乳酸濃度，所述擴(kuò)散層是PBS。我們開發(fā)的這種微流體裝置，是使用快速軟光刻技術(shù)制造的，其設(shè)計(jì)為低集成原型進(jìn)行了優(yōu)化。它涵蓋了大規(guī)模制造的，低成本的和一次性盒外包電氣和流體控制的需求。該傳感器可同時(shí)并連續(xù)的無(wú)串音檢測(cè)幾種分析物。本研究敘述了使用軟光刻技術(shù)通過(guò)兩次轉(zhuǎn)印制作 PDMS微透鏡陣列和SU-8微透鏡陣列的工藝流程，并使用金相顯微鏡和白光干涉輪廓儀對(duì)光刻膠PDMS及SU-8微透鏡陣列的陣列元的底面直徑及表面輪廓進(jìn)行了測(cè)量。通過(guò)對(duì)比這三種材料且不同尺寸的微透鏡陣列元的底面直徑的測(cè)量值，以及這些值與設(shè)計(jì)值之間誤差得知:

24、使用PDMS復(fù)制光刻膠上的微結(jié)構(gòu)是有效的，將PDMS薄膜作為模板將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印至SU-8上也是可行的。3. 軟光刻技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀隨著軟光刻技術(shù)研究的深入發(fā)展，近年來(lái)，在材料科學(xué)、納米制造、傳感器、光學(xué)、表面化學(xué)、MEMS、微電子以及生物技術(shù)領(lǐng)域等得到了很好的運(yùn)用了發(fā)展。這也為軟光刻技術(shù)的研究提供了便利，多學(xué)科的相互交叉使得軟光刻技術(shù)適應(yīng)性增強(qiáng)，不再拘泥于微系統(tǒng)芯片的制作，而是更加全面的發(fā)展。下面簡(jiǎn)單介紹軟光刻技術(shù)在微電子、應(yīng)用光學(xué)以及細(xì)胞工程和生物化學(xué)上的應(yīng)用8。JeoniNL研究團(tuán)隊(duì)使用微接觸式印刷技術(shù)結(jié)合溶膠凝膠沉積技術(shù)發(fā)展了軟光刻技術(shù)，在硅片上制作出了PLT微結(jié)構(gòu)，這種微結(jié)構(gòu)可以應(yīng)

25、用在集成電路上。由于其泄露電流較低并且介電常數(shù)較高，在集成電路上用作DRAM是其一大優(yōu)勢(shì)。這也是JeoniNL研究團(tuán)隊(duì)的一大發(fā)現(xiàn)，拓寬了軟光刻技術(shù)的應(yīng)用9。Hu J研究團(tuán)隊(duì)介紹了用MIMIC技術(shù)制作場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法實(shí)驗(yàn)表明用這種方法制作的場(chǎng)效應(yīng)管有很大的優(yōu)勢(shì)，例如其漏源電流與漏源電壓特性在常溫下即可達(dá)到用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)制造的場(chǎng)效應(yīng)晶體的要求9。Xian Y研究團(tuán)隊(duì)研究了使用REM的方法把多種復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)制作在聚合物表面上，并且這些這些微結(jié)構(gòu)具有光學(xué)功能。包括周期比原始印模周期的衍射光柵還?。辉谄矫婧颓缴闲纬芍芷诰€形變化的衍射光柵在近似于半圓形光學(xué)表面上形成做結(jié)構(gòu)通過(guò)施加壓力使PDMS印模變

26、形，制作出從方形到菱形的各種形狀和聚焦特性的微攝鏡10。Zhao XN研究團(tuán)隊(duì)使用微傳遞成膜技術(shù)，在硅片上用聚氨脂制作了波導(dǎo)，這些波導(dǎo)具有很微小的橫截面并且支持波長(zhǎng)為600nm至500nm的多模式光傳輸。RaSul T研究團(tuán)隊(duì)使用具有微米結(jié)構(gòu)的彈性印模在金表面上制造具有特殊圖形的自組織圖案，這有很多的應(yīng)用，例如用它來(lái)吸附蛋白質(zhì)和細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)結(jié)果這出乎意料，它可以在特定位置上吸附細(xì)胞，并且排列成特定的形狀并且具有確定的細(xì)胞間距；要想控制細(xì)胞生長(zhǎng)和蛋白質(zhì)分泌，可以通過(guò)限定細(xì)胞的邊界11。實(shí)驗(yàn)通過(guò)在金基底上形成尺寸為1um100um可吸附蛋白質(zhì)的確定形狀的十六烷硫醇自組織單層，并在其他地方形成不吸附蛋

27、白質(zhì)的化合物的自組織單層，再涂上海帶氨酸，由于海帶氨酸吸附于與十六烷硫醇自組織單層上，從而得到所需的蛋白質(zhì)圖形。這個(gè)方法在實(shí)驗(yàn)上十分簡(jiǎn)單，并且有很好的適應(yīng)性。為生物化學(xué)和細(xì)胞工程提供了操縱細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞定位的簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法，展現(xiàn)了軟光刻技術(shù)在細(xì)胞分析領(lǐng)域的應(yīng)用前景。4. 軟光刻技術(shù)的發(fā)展前景展望由于微流控芯片在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而軟光刻技術(shù)是制作微流控芯片的主要技術(shù)之一17。軟光刻技術(shù)的發(fā)展使得微流控芯片在光學(xué)系統(tǒng)、傳感器工程學(xué)和細(xì)胞工程的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，人們對(duì)新的微流控芯片的制作方法的需求也日漸高漲。軟光刻技術(shù)主要包括毛細(xì)管成模技術(shù)（micromolding in capil

28、laries，MIMIC）、再鑄模技術(shù)（replica molding，REM）、微接觸印刷技術(shù)（microcontact printing，uCP）、溶劑輔助成模技術(shù)（solventassistedmicromolding，SAMIM）、微傳遞成模技術(shù)（microtransfermolding，uTM）等等12，展示了在這些新領(lǐng)域應(yīng)用的潛力以及它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。鑒于軟光刻有這么多的優(yōu)點(diǎn)和很廣泛的應(yīng)用，雖然仍然有許多問(wèn)題亟待解決，但這些問(wèn)題仍然不能阻止軟光刻技術(shù)的快速發(fā)展。現(xiàn)在亟待解決的問(wèn)題有：（1）克服使用彈性材料柔韌性的限制，制作出精度15nm的印模圖像；（2）如何控制彈性材料（PDMS等）的

29、變形和扭曲。盡管目前軟光刻技術(shù)還仍是一種實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的技術(shù)，相信隨著該技術(shù)的發(fā)展和專用設(shè)備的開發(fā)，軟光刻必將在上述眾多領(lǐng)域內(nèi)形成規(guī)模微制造上發(fā)揮其獨(dú)特的作用18。參 考 文 獻(xiàn)1陳默. 微全分析系統(tǒng)中微傳遞成模軟光刻技術(shù)研究D.重慶大學(xué).2004 CHEN Mo. Micro total analysis system micro transfer molded soft lithography technology research D. Chongqing University .20042 劉偉庭. 柔性微圖形復(fù)制技術(shù)的研究D.浙江大學(xué).2003 LIU Weiting. Study of

30、 flexible micro graphics replication technology D. Zhejiang University .20033 洪吉，劉偉庭，陳裕泉.軟光刻技術(shù)J. 國(guó)外醫(yī)學(xué)(生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè)), 2001,24(3) HONG Ji,LIU Weiting,CHEN Yuquan. Soft lithography technique J. Foreign Medical Sciences (Biomedical Engineering, Volume), 2001, 24 (3)4 許巍，盧天健.柔性電子系統(tǒng)及其力學(xué)性能J.力學(xué)進(jìn)展，2008,38（2）：137

31、-150. XU Wei,LU Tianjian. Flexible electronic systems and mechanical properties J Advances in Mechanics, 2008,38 (2): 137-150.5崔大付.微全分析系統(tǒng)中MEMS技術(shù).現(xiàn)代科學(xué)儀器.2001年第4期:29-33. CUI Dafu. Micro total analysis system in MEMS technology of modern scientific instruments .2001 (4): 29-33.6徐溢, Jan C.T.Eijkel, A. M

32、anz. 微全分析系統(tǒng).分析化學(xué)評(píng)述與進(jìn)展. 2000.10:1295-1299 Xu Yi. Jan C.T.Eijkel, A. Manz. Micro Total Analysis Systems Analytical Chemistry Review and progress 2000.10: 1295-12997楊軍,李卓榮. 芯片實(shí)驗(yàn)室(微流芯片)技術(shù). 生物化學(xué)與生物物理學(xué)報(bào). 2012.34:117-123. YANG Jun,LI Zhuorong. Lab on a chip (microchip) technology Biochemistry and Biophysic

33、s newspaper 2012.34: 117-123.8劉偉庭,蔡強(qiáng),郭希山,陳裕泉,王立人. 用軟光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)微細(xì)結(jié)構(gòu). 傳感技術(shù)學(xué)報(bào).2012 年，第 2 期:133-139. LIU Weiting,CAIQiang,GUO Xishan,CHEN Yuquan,WANG Liren. Achieve a fine structure with a soft lithography technique Sensing Technology .2012, p. 2: 133-139.9 Gao Y,He S,Luo N,et al.Research on dynamical-gradual greyscale digital mask lithographyJ.Journal of Modern Optics,2011,58(7):573-57910 D. Y. Khang, H. H. Lee. Pressure-assised capillary force lithography J. AdvMater, 2004, 16:176-17911 C. M. Bruinin