[發明專利]一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法

有效

• 申請號: 202110554036.4
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113184802B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 李村;趙玉龍;徐瀚洋
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)清洗：將單晶硅片用去離子水沖洗后再用丙酮進行超聲清洗，然后將單晶硅片放入硫酸雙氧水混合液中加熱，取出后用去離子水進行二次沖洗后用氣體吹干，再將單晶硅片在熱板上烘烤后冷卻至室溫；

(2)勻膠：將清洗完畢的單晶硅片放入勻膠機，在單晶硅片表面涂覆一層光刻膠，放在熱板上進行前烘處理；

(3)光刻：利用光刻機對涂覆有光刻膠的單晶硅片進行曝光，采用正膠顯影液對已曝光的光刻膠進行顯影，去離子水清洗單晶硅片表面后用氣體吹干，光刻在單晶硅片表面形成底部環形溝槽圖案；

(4)刻蝕：干法刻蝕工藝去除光刻后單晶硅片表面沒有覆蓋光刻膠的底部環形溝槽圖案區域，在單晶硅片表面刻蝕出底部環形溝槽；然后采用丙酮溶液清洗掉剩余的光刻膠，放在熱板上進行烘干處理；

(5)重復勻膠：將刻蝕完畢的單晶硅片放入勻膠機，采用4次步驟(2)中的勻膠步驟在單晶硅片表面涂覆一層厚光刻膠；

(6)光刻：利用光刻機對涂覆有厚光刻膠的單晶硅片進行曝光，用負膠顯影液對已曝光的光刻膠進行顯影，去離子水清洗單晶硅片表面后用氣體吹干，單晶硅片表面形成寬度大的上部光刻膠環形溝槽；上部光刻膠環形溝槽和底部環形溝槽形成階梯狀環形溝槽；

(7)去膠：等離子去膠機對上部光刻膠環形溝槽內壁進行處理，上部光刻膠環形溝槽內壁形成粗糙的超疏水表面，得到階梯狀環形超疏水槽。

2.根據權利要求1所述的一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法，其特征在于：所述的步驟(1)中丙酮超聲清洗的時間為4～6min，所用的硫酸雙氧水混合液是按濃硫酸與雙氧水的體積比為1：1～3：1的比例配制而成，單晶硅片在100～120℃的硫酸雙氧水混合液中加熱5～15min；單晶硅片烘干處理的溫度為100～140℃，加熱時間為10～15min，以將單晶硅片表面殘余的水烘干。

3.根據權利要求1所述的一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法，其特征在于：所述的步驟(2)中單晶硅片上涂覆的光刻膠為正性光刻膠AZ4620，勻膠機先以500～800r/min旋轉10～15s，再以1400～1600r/min旋轉30～35s，則光刻膠的厚度為1um～5um，前烘處理為在熱板上以90～100℃烘干10～15min。

4.根據權利要求1所述的一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法，其特征在于：所述的步驟(3)中光刻機曝光劑量為16mJ/cm²，曝光時間為23～25s；曝光后采用濃度為10‰的氫氧化鈉水溶液進行顯影，顯影時間為1～2min；則形成底部環形溝槽圖案。

5.根據權利要求1所述的一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法，其特征在于：所述的步驟(4)中干法刻蝕工藝包括Dep和Etch兩個步驟，分別通入八氟環丁烷(C4F8)氣體和六氟化硫(SF6)氣體，在單晶硅片表面刻蝕100～120um的底部環形溝槽。

6.根據權利要求1所述的一種階梯狀環形超疏水槽的制備方法，其特征在于：所述的步驟(5)重復勻膠中采用兩種型號的負性光刻膠SU-81070和SU-82150，先勻一層SU-81070負性光刻膠，勻膠機以300～500r/min旋轉15～20s，再以800r/min旋轉30～40s，則光刻膠的厚度為80～100um，前烘處理首先階梯升溫至65℃，加熱10～15min后再階梯升溫至95℃，加熱3～4h；重復上述SU-81070勻膠過程，再勻一層SU-81070負性光刻膠，則光刻膠的厚度為150～200um；然后勻一層SU-82150負性光刻膠，勻膠機以300～500r/min旋轉15～20s，再以2000r/min旋轉30～40s，得到厚度為250～300um的光刻膠，前烘處理首先在65℃下，加熱10～15min，再在95℃的溫度下，加熱2～3h；重復上述SU-82150勻膠過程，再勻一層SU-82150負性光刻膠；上述4次勻膠后的光刻膠總厚度為650～800um。