Газовые мембраны, или ГЭМ, могут надежно заманить воздух в ловушку при погружении в смачивание жидкостей. В результате они достигают этой функции благодаря своей структуре, которая может быть использована, например, при опреснении мембранной дистилляцией. Фотолитография позволила нам создать сложные нависающие архитектуры по обе стороны кремниевой пластины, в результате чего GEMS.
Она обеспечила путь к изготовлению GEMS с использованием обычных методов микро-изготовления. Правильные знаки выравнивания должны быть размещены на фотомой маске для достижения вертикально выровненных сообщений. Мы предлагаем использовать многомасштабные знаки выравнивания с наименьшим размером не менее четырех раз диаметр полюса.
Изготовление кремнезема GEMS включает в себя сложные шаблоны дизайна и многоступенчатый процесс, и поэтому это продемонстрирует достаточно микро-изготовление шаги помогут в понимании протокола. Начните эту процедуру с проектирования массивов и разработки масок, как описано в текстовом протоколе. Погрузите кремниевую пластину в свежеприготовленный раствор пираньи.
Поддержание при температуре 388 Кельвин в течение 10 минут. Промыть деионизированной водой в течение двух циклов во влажной скамейке, а затем высушить под азотной среды в спин сушилке. Выставить пластину на пар HMDS для улучшения адгезии фоторезист с поверхностью кремнезема.
Передача на вакуумный патрон спина пальто спина пальто спина пальто фоторезист. Используйте фоторезистастр АЗ 5214 в качестве отрицательного тона для достижения 1,6 микрона толщиной пленки фоторезистаста. Выпекать фоторезистскую пластину при температуре 105 градусов по Цельсию на горячей тарелке в течение двух минут.
Это сушит и затвердевает фоторезистерную пленку, которая в противном случае прилипает к стеклянной маске и вызывает проблемы с загрязнением во время воздействия УФ-излучения. Это также улучшает притон фоторезист к поверхности кремнезема. Выставить пластины под УФ-экспозиции в течение 15 секунд через хромированную маску с помощью маски выравнивания системы для достижения желаемого дизайна на фоторезистер.
Затем выпекайте реализованную пластину при температуре 120 градусов по Цельсию на горячей тарелке в течение двух минут. Во время этого шага, подвергаются негативные фоторезистер фильм дальнейшего перекрестных ссылок. В результате, УФ-облученные части фоторезистаста больше не растворимы в решении разработчика, в то время как неэкспонированные области растворимы.
Далее подвергать под ультрафиолетовым светом в течение 15 секунд в системе УФ-лечения. Во время этого шага, фоторезистерские области, которые ранее не были выставлены подвергаются, а затем могут быть распущены в разработчике. Затем погрузите пластину в ванну с 50 мл разработчика фоторесурсов АЗ 726 в течение 60 секунд, чтобы достичь желаемого фоторезистерного узора на кремниевой пластине.
Впоследствии очистить с помощью деионизированной воды, и далее высушить его азотным газом. Распыление хрома на пластине в течение 200 секунд, чтобы получить 50 нанометров толщиной хрома слоя. Осаждение выполняется с помощью реактивного распыления DC типа магнетрона со стандартным двухдюймовым круглым целевым источником в аргоной среде.
Sonicate распыляется в ванне ацетона в течение пяти минут, чтобы снять оставшиеся фоторезист из, оставив после себя желаемые функции с хромом жесткой маской. После полоскания задней стороны пластины с большим количеством ацетона и этанола, высушить азотной пушкой. Затем повторите спиновое покрытие, выпечку и уф-экспозицию на задней стороне пластины.
Для УФ-облучения используйте ручную переднюю выравнивание с перекрестием модуля в контактном выравнивании, чтобы выровнять желаемые функции на задней стороне с передней стороной пластины, используя знаки выравнивания в маске. Для задней стороны пластины, продолжать с распыления и фоторезист снять шаги для создания необходимого дизайна с хромом жесткой маски по обе стороны от. Поверхность, покрытая хромом, не подвергается травлению.
Таким образом, пятна, в которых хром отсутствует на пластине, определяют входы и розетки залива. Undergo травления подвергаются диоксида кремния слой по обе стороны от пластины индуктивно-связанных плазменных реактивных ионов и т.д., который использует фтора и кислорода химии. Продолжительность составляет 16 минут для каждой стороны.
Обработать пластину с пятью циклами анисотропного травления с использованием процесса Bosch, чтобы создать выемку в силиконовом слое. Этот процесс характеризуется плоским профилем боковой стенки с использованием чередующихся отложений октагторокотутановых и гексафторидных газов серы. Чередуя анисотропное травление и полимерное осаждение, кремниевые вытравливания прямо вниз.
Этот шаг выполняется с каждой стороны пластины. Затем погрузите пластину в ванну из раствора пираньи при температуре 388 Кельвин в течение 10 минут. Это удаляет полимеры, депонированы в анисотропной шаг.
Чтобы создать подрез, который дает reentrant профиль, пройти изотропные etch использованием серы гексафторид основе рецепта в течение 165 секунд. Этот шаг выполняется с каждой стороны пластины. Для выполнения анисотропного офорта кремния перенесите пластину в глубокий индуктивно-связанный плазмо-реактивный ион и т.д. в etch 150 микрон кремния.
Выполните 200 циклов глубокого офорта с помощью процесса Bosch. Повторите этот шаг с задней стороны пластины. Теперь, пройти пираньи очистки во влажной скамейке в течение 10 минут, чтобы удалить полимерных загрязняющих веществ, депонированы из процесса травления, что обеспечивает единообразные ставки травления.
Повторите эти офорты и очистки шаги для реализации через поры в пластине, имеющих повторные входы и розетки. Снимите хром с, погрузив в ванну 100 мл хрома травления в течение 60 секунд. После процесса микрофабрики очистите пластину 100 мл свежеприготовленного раствора пираньи в стеклянной таре в течение 10 минут.
Затем, дальнейший удар сухой с 99%чистый азотное давление пушки. Поместите образцы в стеклянную чашку Петри в чистую вакуумную печь на 323 Кельвина до тех пор, пока внутренний угол контакта воды на гладком диоксиде кремния не стабилизируется под внутренним контактным углом, равным 40 градусам после 48 часов. Храните полученные сухие образцы, которые являются кремнезема ГЭМ, в азотной шкафу.
Сканирование электронных микрографов кремнезема GEMs показывают наклонный поперечный вид, увеличенный поперечный вид одной поры, и увеличенные виды хранимых краев на входах и выходах поры. Поры этих ГЕМ были вертикально выровнены. Диаметр входов и торговых точек составил 100 микрон.
Расстояние между порами от центра до центра составило 400 микрон. Разделение между реантентантными краями и порной стеной составило 18 микрон, а длина пор составила 300 микрон. Здесь показаны компьютерные 3D-реконструкции воздушно-водяного интерфейса на заливе кремнезема GEMs под водой.
Также показаны поперечные виды вдоль белых пунктирных линий. В случае повторного вентрации полостей конденсация водяного пара внутри полостей вытеснила в ловушку воздух, что привело к выпуклости воздушно-водяного интерфейса вверх и дестабилизировало систему. В отличие от этого, кремнезем GEMs остается свободным от выпуклых в течение гораздо более длительного периода, хотя скорость нагрева была аналогичной.
Эти результаты были рационализированы на основе преференциального конденсации водяного пара из лазерного нагреваемого резервуара на охлажденом воздушно-водном интерфейсе другой стороны. Однако измерить скорость массового переноса в этой экспериментальной конфигурации не удалось. Предотвратить удаление структур кремнезема reentrant во время процесса Bosch, он используется для добавления кремния.
Очень важно иметь хромовую маску. Эти выводы могут раскрыть потенциал общих материалов для приложений, которые в настоящее время требуют перфторированных покрытий, таких как для сокращения сопротивления или для подавления и очистки.
