微接觸印刷

微接觸印刷（英語：Micro Contact Printing, 縮寫μCP）是軟光刻技術的一種形式，通常使用PDMS模板上的凹凸圖案壓膜來在承印物的表面通過面接觸形成油墨自組裝單層膜的圖案，就類似納米轉移印刷的情況。其應用非常廣泛，包括微電子學，表面化學和細胞生物學。

歷史

平版引述和滾壓印花都有幾世紀的歷史了。然而兩者的結合卻大大提升了微接觸印刷方法。這種方法是當初第一次被哈佛大學的喬治·懷特塞茲和Amit Kumar提出的。基於這種方法的提出，很多其他軟光刻技術方法也陸續的出現了。

步驟

模板的備制

模板的備制使用的是傳統的光刻。模板一般都是在硅材料上完成的，但也可以在其他固體表面上完成。光致抗蝕劑被提供到表面，並使用紫外光和光罩來完成製備。模板需要在使用以前經過烘烤，曝光，清潔的程序。一般的製備過程里，光致抗蝕劑都被保存於晶體上，以被用做地形模板。然而，不經保護的硅材料可能會被腐蝕，光致抗蝕劑可能會脫落，只省下晶體來製備模板。這種方法雖然很複雜但是可是製備更多的穩定的模板。

生成PDMS壓膜

製備完成後，模板被放於容器內，通常使用培養皿，將混合物傾倒於表面。PDMS模板是比例為10:1的硅橡膠和硅橡膠固化劑。該混合物內的硅烷交聯劑包含由鉑配合物製成的催化劑。傾倒完，PDMS在一個高溫條件下固化以生成有彈性的固體聚合物。隨後這層膜被揭下來並被以確定的尺寸裁切。

將壓膜轉移到承印物

直接接觸

將模板提供到承印物上很簡單易行是這種方法的優點其一。模板連同承印物被物理轉移，硫醇溶液也被使用到承印物上。硫醇溶液被轉移到表面的部分區域，轉移過程里硫醇溶液的碳鏈排列於一起來生成一個疏水的自組裝單層膜。

其他應用技術

該方法不經常被使用，也可用於平面或曲面的承印物。

優點

未接觸印刷有很多優點： 簡單易行性。可以在普通實驗室里完成，不需要使用淨室。製造可使用低價技術，使用相對於傳統技術更少的能量。

微接觸印刷的技術問題

壓膜變形

在直接接觸中我們必須要小心飛鏟，因為很可能由於印版變形而出現印刷錯誤。水平地拉伸或壓縮印模將引起凸起和凹陷結構變形。另外，被施加過多垂直壓力的印版在打印期間可能導致凸紋特性變平。這些變形可以產生亞微米特徵。

承印物污染

在固化過程中的一些片段可能在印版借出過程中未被固化。當這種情況發生時SAM的質量會下降。當油墨分子含有一定的極性基團時這些雜質會增加。

壓膜的縮小和膨脹

在固化過程中印版尺寸可能會有所縮小相較於之前。印模脹大也可能發生。大多數有機溶劑會引起的PDMS印模腫脹。尤其是乙醇具有一定的溶脹效果，但是由於印模脹大許多其它溶劑不能用於由於潤濕油墨。因為這個過程被限制到非極性油墨可溶於乙醇。

油墨流動性

從PDMS散裝到表面的油墨擴散圖案化的SAM的基板上的形成過程中發生。墨的流動性這可能會導致橫向擴散到不希望的區域。這個擴散在轉移中可以影響所需的圖案。

應用

微加工

微接觸印刷有很多應用。對於這種應用着墨溶液通常包括烷基硫醇溶液。此方法使用金屬印版其中最常見的金屬是金。然而，銀，銅，鈀也可以被應用。 一旦油墨已被施加到基底上的SAM層用作抗蝕劑，以共同的濕蝕刻技術允許創建的高分辨率圖案。圖案化的自組裝膜層是在一系列的步驟來創建複雜的微觀結構的工序。例如，施加在SAM層上的金及蝕刻頂部產生的金微結構。隨後印版的刻蝕區域被曝光並可進一步使用傳統的各向異性蝕刻技術蝕刻。因為微接觸印刷技術，沒有傳統的光刻需要完成這些步驟。

仿造蛋白質

蛋白質的圖案形成有助於生物傳感器的發展，細胞生物學研究和組織工程。各種蛋白質已被證明為合適的油墨並被施加使用微接觸印刷技術的各種基板。聚賴氨酸，免疫球蛋白抗體，和不同的酶已成功地放置在承印物上，包括玻璃，聚苯乙烯和疏水硅。

仿造細胞

微接觸印刷已經被用於提高對細胞與底基是如何相互作用的理解。這種技術有助於改善細胞圖案的研究，通常這是不可能通過傳統細胞培養技術來實現的。

仿造DNA

DNA結構圖案也使用這種技術。 DNA材料的還原時間是使用這種技術的關鍵優點。印版能多次使用且更一致且比其他技術敏感。