Untersuchung neuartiger Mikrofluidik-Strukturen - Fakultät für Physik ...

26
3.4. Produktion und Präparation der PDMS-Chips
Nach dem Silanisieren ist der Masterwafer insoweit vorbereitet, dass man die gewünschten
Kanalstrukturen viele Male mittels sog. Soft-Lithographie [16] abformen kann. In dieser Arbeit
wird für das Abformen Poly(dimethylsiloxan) verwendet, welches im Verhältnis von 10:1
des Basispolymers und des Vernetzers angemischt wird. Um einen kompletten Wafer mit einer
ca. 1mm dicken PDMS-Schicht zu bedecken, werden 20g des Polymers mit 2g des Vernetzers
für 5min verrührt. Anschließend wird das PDMS über den Wafer gegossen. Nach einer
Wartezeit von weiteren 30min werden die restlichen noch vorhandenen Luftbläschen mit
Hilfe eines Luftstoßes aus einer Pasteurpipette beseitigt. Nach 4,5h Backzeit bei 85°C ist das
PDMS ausgehärtet (siehe Abbildung 3.5 c).
Nach dem Abkühlen kann das PDMS vom Masterwafer abgezogen und mit einem Skalpell
die gewünschten Strukturen herausgeschnitten werden. In diesen strukturierten PDMS-Chip
werden dann die Reservoire mit einem Durchmesser von 2mm gestanzt. Die Stanzapparatur
ist dabei in ein Mikroskop integriert, die eine Genauigkeit der Reservoir-Positionierung von
100µm ermöglicht. Die PDMS-Stücke und die für den späteren Zusammenbau benötigten
Deckgläser werden zuerst in Aceton, dann in Ethanol und abschließend in Wasser im Ultraschallbad
gereinigt. Danach erfolgt die Trocknung durch Abpusten mit Stickstoff.
Abbildung 3.5 Produktion der PDMS-Chips: a) Erst wird die gewünschte Struktur auf dem Photolack durch eine
Chrommaske belichtet. Nach Aushärtung und Entwicklung des Lacks bleibt die negative Kanalstruktur
auf der Waferoberfläche übrig. b) Anschließend wird der Wafer einmalig mit einer wenige nm dicken
TDTS-Schicht bedampft (silanisiert). c) Um die PDMS-Chips herzustellen wird der Wafer nun
mit PDMS, im Verhältnis von 10:1 von Polymer zu Vernetzer, übergossen und nachfolgend 4,5h bei
85°C ausgebacken. d) Schließlich wird das PDMS abgezogen, die zu untersuchenden Strukturen
ausgeschnitten und am jeweiligen Kanalende ein Reservoir gestanzt. Nach einer Sauerstoff-
Plasmabehandlung des Chips und eines Deckglases werden diese aufeinander gelegt.
Sowohl die strukturierte Seite des PDMS-Chips als auch die später dem Chip zugewandte
Seite des Deckglases werden vor dem Zusammenbau noch in einer selbstgebauten Plasma-
Oxidationsanlage [67], die mit der in [68] beschriebenen Apparatur vergleichbar ist, behandelt.
Dabei werden beide Oberflächen für 20sec in einer Kammer mit einem Sauerstoffdruck