[發(fā)明專利]一種階梯狀環(huán)形超疏水槽的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110554036.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN113184802B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李村;趙玉龍;徐瀚洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種階梯狀環(huán)形超疏水槽的制備方法，先通過清洗、勻膠、光刻、刻蝕在單晶硅片表面刻蝕出底部環(huán)形溝槽；然后通過重復(fù)勻膠、光刻在單晶硅片表面形成寬度大的上部光刻膠環(huán)形溝槽，上部光刻膠環(huán)形溝槽和底部環(huán)形溝槽形成階梯狀環(huán)形溝槽；最后通過去膠使上部光刻膠環(huán)形溝槽內(nèi)壁形成粗糙的超疏水表面，得到階梯狀環(huán)形超疏水槽；可制備具有較為復(fù)雜的階梯狀環(huán)形超疏水槽，且水銀液滴在階梯狀環(huán)形超疏水槽內(nèi)部具有較大的接觸角和較小的滾動(dòng)角。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納米制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種階梯狀環(huán)形超疏水槽的制備方法。

背景技術(shù)

研究人員通過對(duì)自然界中的超疏水表面如荷葉、鯊魚表皮等進(jìn)行的仿生研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合微納米制造工藝能夠人為的生產(chǎn)出超疏水的結(jié)構(gòu)。目前主流制備超疏水表面的工藝方法包括化學(xué)方法和物理方法。化學(xué)方法主要利用了增大結(jié)構(gòu)基底表面能的理論，使得原有結(jié)構(gòu)的接觸角增大，滾動(dòng)角降低；物理方法則是采用微加工手段在基底表面生成微納米的結(jié)構(gòu)，使得基底與液體有效接觸面積減小。在已公開的文獻(xiàn)中，采用物理方法能夠獲得較為穩(wěn)定的疏水結(jié)構(gòu)，同時(shí)相比于化學(xué)方法，能夠獲得較好的疏水特性。

超疏水表面在自清潔、減阻、防水涂層等領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用，MEMS液體傳感器中也大量采用超疏水槽結(jié)構(gòu)作為傳感器運(yùn)動(dòng)的通道，然而由于現(xiàn)有工藝的限制，往往無(wú)法獲得復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這使得傳感器的測(cè)量精度下降，限制了傳感器的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種階梯狀環(huán)形超疏水槽的制備方法，可制備具有較為復(fù)雜的階梯狀環(huán)形超疏水槽，且水銀液滴在階梯狀環(huán)形超疏水槽內(nèi)部具有較大的接觸角和較小的滾動(dòng)角。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種階梯狀環(huán)形超疏水槽的制備方法，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(jìn)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(jìn)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(jī)，在單晶硅片表面涂覆一層光刻膠，放在熱板上進(jìn)行前烘處理；

(3)光刻：利用光刻機(jī)對(duì)涂覆有光刻膠的單晶硅片進(jìn)行曝光，采用正膠顯影液對(duì)已曝光的光刻膠進(jìn)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(huán)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(huán)形溝槽圖案區(qū)域，在單晶硅片表面刻蝕出底部環(huán)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(jìn)行烘干處理；

(5)重復(fù)勻膠：將刻蝕完畢的單晶硅片放入勻膠機(jī)，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(jī)對(duì)涂覆有厚光刻膠的單晶硅片進(jìn)行曝光，用負(fù)膠顯影液對(duì)已曝光的光刻膠進(jìn)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(huán)形溝槽；上部光刻膠環(huán)形溝槽和底部環(huán)形溝槽形成階梯狀環(huán)形溝槽；

(7)去膠：等離子去膠機(jī)對(duì)上部光刻膠環(huán)形溝槽內(nèi)壁進(jìn)行處理，上部光刻膠環(huán)形溝槽內(nèi)壁形成粗糙的超疏水表面，得到階梯狀環(huán)形超疏水槽。

所述的步驟(1)中丙酮超聲清洗的時(shí)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(shí)間為10～15min，以將單晶硅片表面殘余的水烘干。