ガスを包み込む膜(GEM)は、湿潤液への浸漬に空気を強く封入することができます。その結果、それらは、例えば、膜蒸留による淡水化に使用することができるそれらの構造によってこの機能を達成する。フォトリソグラフィにより、シリコンウェーハの両側に複雑な張り出しアーキテクチャを作成し、GEMSを生み出しました。
従来のマイクロファブリケーション技術を用いてGEMSを製造する経路を提供した。垂直方向に位置合わせされたポストを実現するには、フォトマスクに適切な位置合わせマークを配置する必要があります。極直径の少なくとも 4 倍の最小サイズのマルチスケールアラインメント マークを使用することをお勧めします。
シリカGEMSの製造には複雑な設計パターンと複数のステップのプロセスが含まれるため、このステップはプロトコルの理解に役立ちます。この手順は、テキストプロトコルで説明されているように、配列とマスクの開発の設計から始めます。シリコンウエハーを作りたてのピラニア溶液に浸します。
10分間388ケルビンの温度で維持します。ウエハを乾水で2サイクル濡れたベンチでリンスし、次にスピンドライヤーで窒素環境下でウエハを乾燥させます。HMDSの蒸気にウエハースを露出させ、シリカ表面とのフォトレジストの接着性を向上させる。
スピンコーターの真空チャックにウエハーを移して、フォトレジストをスピンコートします。AZ 5214フォトレジストを負のトーンとして使用して、フォトレジストの厚さ1.6ミクロンのフィルムを実現します。フォトレジストコーティングされたウエハーをホットプレートで摂氏105度で2分間焼きます。
これは、それ以外の場合はガラスマスクに固執し、UV露光中の汚染の問題を引き起こすフォトレジストフィルムを乾燥し、硬化させます。また、シリカ表面へのフォトレジストの接着性も向上する。マスクアライメントシステムを使用して、マスクアライメントシステムを使用して、UV曝露下のウエハーを15秒間、フォトレジストに所望の設計を行います。
その後、実現したウエハーをホットプレートで120°Cで2分間焼きます。この工程の間、露出した負のフォトレジストフィルムはさらにリンクを交差させる。その結果、フォトレジストのUV露光部分は現像液に可溶性ではなくなり、未露光領域は可溶性である。
さらに、UV硬化システムで15秒間、UV光下でウエハを露出させます。このステップの間、以前に公開されていなかったフォトレジスト領域は露出され、後で開発者に溶解することができる。次に、AZ 726フォトレジスト現像液の50mL浴にウエハーを60秒間浸漬し、シリコンウエハ上で所望のフォトレジストパターンを達成する。
続いて脱イオン水を用いてウエハを洗浄し、さらに窒素ガスで吹き抜けます。ウエハ上のスパッタクロムを200秒間、厚さ50ナノメートルのクロム層を得る。この堆積は、アルゴン環境で標準の2インチの円形ターゲットソースを備えたマグネトロン型DC反応性スパッタを使用して行われます。
スパッタをアセトンバスで5分間超音波処理し、残りのフォトレジストをウエハーから持ち上げ、クロムハードマスクで所望の特徴を残します。ウエハの裏側を大量のアセトンとエタノールですすった後、窒素銃で乾かします。次に、ウエハの裏側にスピンコート、ベーキング、UV露光のステップを繰り返します。
UV 露出の場合、接触アライナのクロスヘア モジュールを使用して手動で背面の位置合わせを使用して、マスク内のアライメント マークを使用して、背面の目的のフィーチャをウェハの前面に揃えます。ウエハの裏側については、スパッタとフォトレジストのリフトオフステップを続け、ウェハの両側にクロムハードマスクを使用して必要な設計を生成します。クロムで覆われた表面はエッチングを受けません。
従って、ウエハ上にクロムが存在しないスポットは、注ぐの入口および出口を定義する。フッ素と酸素化学を採用した誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングにより、ウエハの両側に露出した二酸化ケイ素層のエッチングを行う。期間は、各側の 16 分です。
ボッシュプロセスを使用して異方性エッチングの5サイクルでウエハーを処理し、シリコン層にノッチを作成します。このプロセスは、オクターフルオロシクロブタンと硫黄六フッ化物ガスの交互堆積物を使用した平坦な側壁プロファイルによって特徴付けられる。異方性エッチングとポリマー蒸着を交互に行うことで、シリコンはまっすぐ下にエッチングします。
このステップは、ウエハの各側で行われる。次に、388ケルビンの温度で10分間維持したピラニア溶液の浴にウエハーを浸します。これは異方性ステップに沈着したポリマーを除去する。
再入可能なプロファイルを生成するアンダーカットを作成するには、165秒間の間、硫黄六フッ化物ベースのレシピを使用して等方性エッチングを受けます。このステップは、ウエハの各側で行われる。異方性シリコンエッチングを行うために、ウエハーを深い誘導結合プラズマ反応性イオンエッチャーに移し、シリコンのエッチング150ミクロンにします。
ボッシュプロセスを使用して、深部エッチングの200サイクルを実行します。このステップをウエハーの裏側で繰り返します。今度は、ウエハのピラニア洗浄を10分間濡れたベンチで行い、エッチングプロセスから堆積した高分子汚染物質を除去し、均一なエッチングレートを保証します。
これらのエッチングとクリーニングの手順を繰り返し、リエントラントインレットと出口を有するウエハー内の孔を通して実現する。クロムエチャントの100 mL浴に60秒間浸漬して、ウエハからクロムを取り除きます。微細加工工程の後、100 mLのフレッシュでウエハーをガラス容器に入れて10分間洗浄します。
その後、さらに99%純窒素ガス圧力銃で乾燥した。滑らかな二酸化ケイ素の水の本質的な接触角度が48時間後に40度に等しい本質的な接触角シータで安定するまで、323ケルビンのきれいな真空オーブンの中にガラスペトリ皿にサンプルを入れます。得られた乾燥サンプル(シリカのGEM)を窒素キャビネットに保管します。
シリカGEの走査型電子顕微鏡写真は、傾いた断面図、単一の細孔の拡大断面図、および孔の入口および出口における再入口エッジの拡大図を示す。これらのGEの毛穴は上下に整列していた。入口及び出口径は100ミクロンであった。
孔間の中心間距離は400ミクロンであった。再入縁部と細孔壁との間の分離は18ミクロンであり、孔の長さは300ミクロンであった。ここに示されているのは、水中のシリカGEの入り江における空気水界面のコンピュータ強化3D再構成です。
また、白い点線に沿った断面図も示されています。再入口腔の場合、空洞内の水蒸気の凝縮は、閉じ込められた空気を変位させ、空気と水の界面の隆起を上方に引き起こし、システムを不安定にした。対照的に、シリカGEは、加熱速度が似ているにもかかわらず、はるかに長い期間、膨らみから解放されたままでした。
これらの結果は、レーザー加熱された貯水池からの水蒸気の優先的な凝縮を、反対側の冷却された空気水界面に基づいて合理化した。しかし、この実験構成では質量移動率を測定することはできなかった。ボッシュプロセス中のシリエントラント構造の除去を防止し、シリコンを添加するために使用される。
クロムハードマスクを持つことは非常に重要です。これらの知見は、現在、過フッ素化コーティングを必要とする用途(例えば、抗力低減や抑制および精製のための)のための共通材料の可能性を引き出す可能性がある。
