微流体与纳米流体器件的制造

用于微流体和纳米流体器件的高精度光刻技术

微流体和纳米流体技术能够对尺寸范围从微米到纳米的通道和结构中的液体进行精确操控。这些技术构成了现代芯片实验室系统的基础，并被广泛应用于生命科学、生物技术、医学诊断、药物研发、化学分析、环境监测以及先进材料研究等领域。

微流控装置将混合、分离、颗粒分选、细胞分析和化学反应等功能集成于紧凑的平台上。通过减少试剂消耗和样本体积，同时提高通量和灵敏度，微流控技术能够支持更快、更具成本效益的分析工作流程。典型的微流控装置包含微通道网络、储液池、混合器、过滤器和反应室，这些组件需要高度精确的图案化处理和可靠的尺寸控制。

快速原型制作与灵活的微流体器件制造

海德堡仪器公司的光刻系统为微流体器件的开发和生产提供了灵活的制造解决方案。直接写入光刻技术无需光掩模即可实现快速原型制作，从而显著缩短开发周期并简化设计迭代。该技术可在多种材料上进行图案化，包括SU-8、mr-DWL光刻胶以及其他常用于微流体母版、模具和器件制造的聚合物。应用领域涵盖微流体芯片、生物传感器、芯片级器官平台、微反应器以及床边诊断设备。

利用 NanoFrazor 实现高分辨率纳米加工

随着特征尺寸趋近纳米尺度，纳米流体学使得人们能够在纳米级通道和孔道内对单个分子、纳米颗粒、蛋白质、病毒和DNA进行操控。纳米流体系统在下一代生物传感、分子分析、DNA测序、单分子研究以及先进生物技术应用中正发挥着越来越重要的作用。这些结构的制备需要极高的分辨率、尺寸精度和表面质量。

NanoFrazor 通过实现具有超高清分辨率和精确三维地形控制的直接纳米加工，对传统光刻技术进行了补充。其灰度光刻能力支持复杂纳米流体结构的制造，而集成地形传感功能的闭环操作则确保了图案定位的准确性和结果的可重复性。这一组合使其特别适合用于先进的纳米流体研究以及下一代流体设备的开发。

从原型制作到先进流体系统

从微流体芯片的快速原型制作到复杂纳流体系统的制造，海德堡仪器的光刻解决方案支持研究人员和工程师开发用于诊断、生物技术、光子学、材料科学和基础研究的创新器件。

典型应用

芯片实验室设备
芯片上的器官系统
床边诊断
生物传感器
DNA测序与分析
单细胞分析
纳米颗粒操控
微反应器
环境监测

光滑表面

高纵横比结构

超高分辨率孔和通道

精确的通道灰度光刻（粒子引导）

高分辨率（DWL 和 MLA 系列）和超高分辨率（NanoFrazor）

绘制小直径孔和窄通道图案

灰度光刻技术（DWL 系列、µMLA & NanoFrazor)

用于绘制简单或复杂的 2.5D 地形图案（如锥形通道）

高纵横比

带垂直侧壁的高通道（MLA 系列）

无下切

该结构可用于复制

纳米级热转换（NanoFrazor）

例如，胺基的局部结合

应用图片

由SU-8制成的微流控芯片

由SU-8制成的微流控芯片，蛇形通道，宽度200 µm

由SU-8制成的微流控芯片，带混合器，柱直径150 µm

由SU-8制成的微流控芯片，带混合器，柱直径150 µm

由SU-8制成的微流控芯片，带废液储槽，通道宽度150 µm

通过无掩模光刻制备的微流控器件，具有用于混合流体的小通道。 — 采用无掩模光刻在 25 微米厚 SU-8 中制备的微流控通道。

微流控混合器用于在微尺度上安全且彻底地混合液体。 — 图中展示的是一个使用 100 微米 SU-8 制作的微流控混合器母模，可通过 MLA 150 的 375 nm 波长选项进行图案化。该结构通常通过 PDMS 的软光刻转移。

生物技术与医学工程和纳米流体学：使用 NanoFrazor Explore 图案化的肌腱组织。 — 肌腱组织的纳米结构（左图：原始肌腱的原子力显微图），通过 NanoFrazor Explore 图案化并在生物相容性 PPA 光刻胶中成像（右图）。（来源：墨尔本纳米制造中心，2019 年发表）

生物技术与医学工程：基于布朗运动器的纳米颗粒分选器件，使用 NanoFrazor 图案化，用于纳米流体应用 — 通过 NanoFrazor 图案化以单纳米精度制造的纳米流体棘轮结构。（来源：IBM 研究院，发表于《Science》和《PRL》，2018年）

生物技术与医学工程：超高分辨率酶组装，使用 NanoFrazor Explore 图案化，是纳米流体学应用的示例生物技术与医学工程：超高分辨率酶组装，使用 NanoFrazor Explore 图案化，是纳米流体学应用的示例 — 使用 NanoFrazor Explore 在 10 纳米宽的线中捕获的温和链霉菌蛋白酶酶分子。（来源：纽约大学 Riedo 团队，2019 年发表）

用于MEMS应用的折叠弹簧 — 折叠弹簧

用于MEMS的波导螺旋延迟线 — 波导用螺旋延迟线

适用系统

µMLA 无掩模光刻系统

无掩膜对准器

可配置的紧凑型台式无掩模对准仪，配有光栅扫描和矢量曝光模块。

MLA 150 无掩模光刻系统

无掩膜对准器

用于快速原型制作的最快无掩模工具，是掩模校准器的替代品。非常适合标准二进制光刻。

DWL 66⁺ 激光直写光刻系统

直接写入激光光刻系统

我们最灵活的系统，适用于研发和快速原型制作，分辨率低至 200 nm，并具备专业级灰度曝光能力。

DWL 2000 GS / DWL 4000 GS 激光直写光刻系统

直接写入激光光刻系统

市场上最先进的工业灰度光刻工具。

NanoFrazor 纳米制造系统

热扫描探针光刻系统

多功能模块化工具，集成热扫描探针光刻、直接激光升华及先进自动化技术，助力前沿研发。