קרום מלכוד גז, או GEMs, יכול ללכוד אוויר חזק על טבילה בנוזלים הרטבה. כתוצאה מכך, הם משיגים פונקציה זו בשל המבנה שלהם, אשר יכול להיות שימוש, למשל, התפלה על ידי זיקוק קרום. פוטוליטוגרפיה אפשרה לנו ליצור ארכיטקטורות תלויות מורכבות משני צידי ופל סיליקון וכתוצאה מכך GEMS.
הוא סיפק מסלול לייצור GEMS באמצעות טכניקות מיקרו-ייצור קונבנציונליות. יש להציב סימוני יישור נאותים על מסיכת התמונה כדי להשיג פרסומים מיושרים אנכית. אנו ממליצים להשתמש בסימני יישור מרובי קנה מידה בגודל הקטן ביותר של לפחות פי ארבעה מקור העמוד.
ייצור של סיליקה GEMS כרוך בדפוסי תכנון מורכבים ותהליך רב שלבי, ולכן זה ידגים מספיק צעדים מיקרו-מפברקים יעזרו בהבנת הפרוטוקול. התחל הליך זה בעיצוב מערכים ופיתוח מסכות כמתואר בפרוטוקול הטקסט. טובל את רקיק הסיליקון בתספיר פיראניה טרי.
לשמור בטמפרטורה של 388 קלווין במשך 10 דקות. שוטפים את הוופל במים דה-מיונים במשך שני מחזורים בספסל רטוב, ואז מייבשים את הוופל מתחת לסביבת חנקן במייבש הספין. חשוף את הוופל לאדים של HMDS כדי לשפר את ההיתוך של הפוטוגרסיסט עם משטח הסיליקה.
מעבירים את הוופל על צ'אק ואקום של מעיל ספין כדי לסובב את הפוטורסיסט. השתמש AZ 5214 photoresist כמו טון שלילי כדי להשיג 1.6 מיקרון עבה הסרט של הפומריסט. אופים את הוופל מצופה הפוטורסיסט ב-105 מעלות צלזיוס על צלחת חמה במשך שתי דקות.
זה מתייבש ומקשה על הסרט הפותריסטי, שאחרת נדבק למסכת הזכוכית וגורם לבעיות זיהום במהלך חשיפה לקרינת UV. זה גם משפר את ההיתוך של הפוטוגרסיסט למשטח הסיליקה. חשוף את הוופל תחת חשיפה לקרינת UV למשך 15 שניות באמצעות מסכת הכרום באמצעות מערכת יישור מסכה כדי להשיג את העיצוב הרצוי על הפפוטורסיסט.
לאחר מכן, אופים את הוופל הבין ב 120 מעלות צלזיוס על צלחת חמה במשך שתי דקות. במהלך שלב זה, הסרט הפוטורסיסטי השלילי שנחשף חוצה עוד יותר קישורים. כתוצאה מכך, החלקים החשופים לקרינת UV של הפומריסט כבר אינם מסיסים בפתרון המפתחים, בעוד האזורים שלא נחשפו מסיסים.
עוד לחשוף את הוופל תחת אור UV במשך 15 שניות במערכת ריפוי UV. במהלך שלב זה נחשפים אזורים פוטו-ניסטיים שלא נחשפו קודם לכן, ומאוחר יותר ניתן להמיסם ביזם. לאחר מכן, לטבול את הוופל באמבטיה 50 מ"ל של AZ 726 מפתח פוטורסיסט במשך 60 שניות כדי להשיג את הדפוס פוטורסיסטי הרצוי על רקיק הסיליקון.
לאחר מכן לנקות את הוופל באמצעות מים deionized, ולפוצץ עוד יותר לייבש אותו עם גז חנקן. כרום Sputter על הוופל במשך 200 שניות כדי לקבל שכבת כרום בעובי 50 ננומטר. התצהיר מבוצע באמצעות sputter תגובתי DC מסוג מגנטרון עם מקור יעד עגול סטנדרטי של שני אינץ' בסביבת ארגון.
Sonicate רקיק sputtered באמבטיה אצטון במשך חמש דקות כדי להרים את הפוטריסט הנותר מן הוופל, משאיר מאחור את התכונות הרצויות עם מסכה קשה כרום. לאחר שטיפה בצד האחורי של הוופל עם כמות גדולה של אצטון ואתנול, לפוצץ יבש עם אקדח חנקן. לאחר מכן, חזרו על שלבי ציפוי הספין, האפייה והחשיפה לקרינת UV בצד האחורי של הוופל.
לחשיפה לקרינת UV, השתמש ביישור האחורי הידני עם מודול הצלבה במיישר המגע כדי ליישר את התכונות הרצויות בצד האחורי עם הצד הקדמי של הוופל באמצעות סימוני היישור במסכה. עבור הצד האחורי של הוופל, להמשיך עם sputter ו photoresist להרים את המדרגות כדי ליצור את העיצוב הנדרש עם מסכה קשה כרום משני צידי הוופל. המשטח המ מכוסה הכרום אינו עובר תחריט.
לכן, כתמים שבהם כרום נעדר על הוופל מגדירים את הדירות והשקעים של המזיגה. עברו תחריט של שכבת הסיליקון הדו-חמצני החשופה משני צידי הוופל על ידי יון תגובתי פלזמה מצומצם המעסיק כימיית פלואור וחמצן. משך הזמן הוא 16 דקות לכל צד.
מעבדים את הוופל עם חמישה מחזורים של תחריט אניסוטרופי באמצעות תהליך בוש כדי ליצור חרוט בשכבת הסיליקון. תהליך זה מאופיין בפרופיל קיר צד שטוח באמצעות תצהירים לסירוגין של גזים אוקטפלואורוצ'יקלובוטאן וגופרית. על ידי תחריט אניסוטרופי לסירוגין ותצהיר פולימר, הסיליקון אטים ישר למטה.
שלב זה מבוצע בכל צד של הוופל. לאחר מכן, לטבול את הוופל באמבטיה של תווי פיראנה מתוחזק בטמפרטורה של 388 קלווין במשך 10 דקות. פעולה זו מסירה את הפולימרים שהופקדו בשלב האניסוטרופי.
כדי ליצור את undercut, אשר מניב את הפרופיל reentrant, לעבור תחריט איזוטרופי באמצעות מתכון מבוסס hexafluoride גופרית למשך 165 שניות. שלב זה מבוצע בכל צד של הוופל. כדי לבצע תחריט סיליקון אניסוטרופי, להעביר את הוופל לתוך יון פלזמה-תגובתי עמוק מצומצם תחריט תחריט כדי תחריט 150 מיקרון של סיליקון.
בצע 200 מחזורים של תחריט עמוק באמצעות תהליך בוש. חזור על שלב זה עם הצד האחורי של הוופל. עכשיו, לעבור ניקוי piranha של הוופל בספסל הרטוב במשך 10 דקות כדי להסיר מזהמים פולימריים שהופקד מתהליך התחריט, אשר מבטיח שיעורי תחריט אחיד.
חזור על צעדים אלה תחריט וניקוי כדי לממש דרך נקבוביות בוופל שיש נכנסים שוב פנימה ושקעים. הסר את הכרום מן הוופל על ידי טבילה באמבטיה 100 מ"ל של תחריט כרום במשך 60 שניות. לאחר תהליך microfabrication, לנקות את הוופל עם 100 מ"ל של פתרון פיראנה מוכן טרי במיכל זכוכית במשך 10 דקות.
לאחר מכן, מכה נוספת יבשה עם אקדח לחץ גז חנקן טהור 99%. מניחים את הדגימות בצלחת פטרי זכוכית בתוך תנור ואקום נקי ב 323 קלווין עד זווית המגע המהותית של מים על דו תחמוצת הסיליקון חלקה מתייצבת בזווית מגע פנימית תטא שווה ל 40 מעלות לאחר 48 שעות. לאחסן את הדגימות היבשות שהושגו, שהם GEMs סיליקה, בארון חנקן.
סריקת מיקרוגרפים אלקטרונים של GEMs סיליקה להראות תצוגה חתך מוטה, תצוגה חתך מוגדל של נקבובית אחת, ונופים מוגדלים של קצוות reentrant ב inlets ושקעים של הנקבובית. הנקבוביות של GEMs אלה היו מיושרים אנכית. קוטר המשקע והשקע היה 100 מיקרון.
מרחק מרכז למרכז בין הנקבוביות היה 400 מיקרון. ההפרדה בין הקצוות הנוהגים לקיר הנקבוביות הייתה 18 מיקרון, ואורך הנקבוביות היה 300 מיקרון. מוצגים כאן שחזורים תלת מימדיים משופרים במחשב של ממשק מי האוויר בבקתות של ג'י-אם סיליקה מתחת למים.
כמו כן מוצגים תצוגות חתך לאורך הקווים המנוקדים הלבנים. במקרה של חללים שנכנסו מחדש, עיבוי אדי המים בתוך החללים החליף את האוויר הלכוד, מה שגרם לבליטה של ממשק מי האוויר כלפי מעלה וערער את יציבות המערכת. לעומת זאת, ג'י-אם-אם סיליקה נותרה חופשייה מבליטה לתקופה ארוכה הרבה יותר, למרות שקצב החימום היה דומה.
תוצאות אלו היו רציונליות על בסיס עיבוי מועדף של אדי מים מהמאגר המחומם בלייזר בממשק מי האוויר המקורר של הצד השני. עם זאת, לא ניתן היה למדוד את קצב העברת ההמונים בתצורה ניסיונית זו. למנוע הסרה של מבנים חוזרים סיליקה במהלך תהליך בוש, הוא משמש להוספת סיליקון.
זה מאוד חיוני יש מסכה קשה כרום. ממצאים אלה עשויים לממש את הפוטנציאל של חומרים נפוצים עבור יישומים הדורשים כיום ציפויים perfluorinated, כגון להפחתת גרירה או דיכוי וטיהור.
