一種超疏液表面的制備方法及超疏液表面的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種超疏液表面的制備方法，包括：使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構；將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料；對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。本申請還公開了一種超疏液表面。本申請由于使用彈性材料將刻蝕在硅基板上的T型微納米結構，轉印至加熱可固化材料，借助彈性體材料軟復制的方法，使刻蝕在硅基板上的T型微納米結構可多次轉印到加熱可固化材料，利用標準的半導體加工工藝，加工適用于多種可固化材料的結構可控、性能優(yōu)良的超疏液表面，本申請可實現(xiàn)批量生產，具有高產量、高精度、低成本的顯著優(yōu)勢。
【專利說明】一種超疏液表面的制備方法及超疏液表面
【技術領域】
[0001]本申請涉及半導體加工工藝【技術領域】，尤其涉及一種超疏液表面的制備方法及超疏液表面。
【背景技術】
[0002]近三十年來，通過模擬荷葉、水蜘蛛等自然界的微納米結構，人們利用微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanic System, MEMS)技術、納米技術等成功研制了許多接觸角超過150度且易于滑動的超疏水材料。但是表面張力低的液體，例如油類、有機溶劑等，表面張力通常只有水的1/3，在這種超疏水表面一般會迅速鋪展開從而無法獲得90度以上的疏油效果。而具有150度以上接觸角，且CAH很小的超疏油表面通常具備可靠的超疏水特性，因此也被稱超疏液表面。目前報道的超疏液表面，絕大部分是利用納米技術研制而成的不規(guī)貝U、無法精確控制微納米特征的結構組成，該結構存在性能重復性差、均勻性差、疏油效果有限、難以實現(xiàn)大面積應用等缺陷。現(xiàn)有技術中，可在硅基板使用干法刻蝕整齊排列的倒懸結構，可以實現(xiàn)疏水疏油的效果。但是，干法刻蝕受限于極少數(shù)材料，如硅、二氧化硅等，且加工成本高，使其很難形成產業(yè)化生產。

【發(fā)明內容】

[0003]本申請?zhí)峁┮环N超疏液表面的制備方法及超疏液表面。
[0004]根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N超疏液表面的制備方法，包括:
[0005]使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構；
[0006]將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料；
[0007]對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。
[0008]上述方法中，所述對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜，具體包括:
[0009]使用化學氣相沉積工藝處理加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面，T型微納米結構的各個方向使用等離子狀態(tài)下的碳化合物氣源均勻沉積，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜；
[0010]或者，使用單分子自組裝工藝在T型微納米結構的表面進行化學反應，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜。
[0011]上述方法中，所述將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料，具體包括:
[0012]將所述T型微納米結構轉印至彈性材料；
[0013]再將彈性材料上的T型微納米結構轉印至加熱可固化材料。
[0014]上述方法中，所述將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料之前，還包括:[0015]將娃基板上的T型微納米結構進彳丁疏水處理，使娃基板上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。
[0016]上述方法中，所述使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構，具體包括:
[0017]將硅基板通過氣相刻蝕工藝或通過深層反應離子刻蝕工藝進行刻蝕，直至獲得T型微納米結構。
[0018]上述方法中，所述通過深層反應離子刻蝕工藝進行刻蝕，具體包括:
[0019]利用分時復用的工藝以C4F8和SF6氣體交替進行等離子沉積和刻蝕，再通過高密度等離子體垂直轟擊硅基板，從而各向異性地刻蝕硅基板。
[0020]上述方法中，所述通過干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構之前，還包括:
[0021]使用有機溶劑或氫氟酸清洗硅基板；
[0022]將清洗后的硅基板在烘箱或者熱臺上烘烤，利用紫外光刻技術將設計圖形轉移到
娃基板。
[0023]上述方法中，所述硅基板為表面具有熱生長的二氧化硅薄膜的硅基板。
[0024]上述方法中，所述彈性材料包括聚二甲基硅氧烷、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、順丁膠和氯丁膠中的任一種。
[0025]根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N超疏液表面，使用上述超疏液表面的制備方法在加熱可固化材料上刻蝕而成，所述超疏液表面包括基底及設置在所述基底上的多個T型微納米結構，所述T型微納米結構包括柱體和設置在柱體頂部的蓋體，所述柱體在豎直方向上的投影落入所述蓋體在豎直方向上的投影范圍內。
[0026]由于采用了以上技術方案，使本申請具備的有益效果在于:
[0027]在本申請的【具體實施方式】中，由于使用彈性材料將刻蝕在硅基板上的T型微納米結構，轉印至加熱可固化材料，借助彈性體材料軟復制的方法，使刻蝕在硅基板上的T型微納米結構可多次轉印印加熱可固化材料，利用標準的半導體加工工藝，加工適用于多種可固化材料的結構可控、性能優(yōu)良的超疏液表面，本申請可實現(xiàn)批量生產，具有高產量、高精度、低成本的顯著優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本申請的超疏液表面的制備方法在一種實施方式中的流程圖；
[0029]圖2為本申請的超疏液表面在一種實施方式中的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本申請作進一步詳細說明。
[0031]本申請的超疏液表面是基于使用干法刻蝕硅基板，以彈性體材料為輔助，將硅模板結構轉印到加熱可固化材料，在硅基板上完成刻蝕后，通過彈性材料可多次轉印至加熱可固化材料，解決了硅基板堅硬，難以刻蝕，使其難以在開展工業(yè)化生產的難題，且實現(xiàn)材料多種化，稀釋了成本。
[0032]本申請使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、順丁膠、氯丁膠等作為中間層彈性材料，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、順丁膠、氯丁膠等均為熱固性彈性體，可將微納米結構精確地轉印到任意加熱可固化材料，再經簡單的疏水處理，可實現(xiàn)疏水疏油的優(yōu)良性能，可重復性高，同時賦予了材料自身的特點，如透光性、柔韌性等。
[0033]實施例一:
[0034]如圖1所示，本申請的超疏液表面的制備方法，其一種實施方式，包括以下步驟:
[0035]步驟102:使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構。硅基板為表面具有熱生長的二氧化硅薄膜的硅基板。
[0036]步驟104:將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料。彈性材料可使用熱固性彈性體，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、順丁膠、氯丁月父等。
[0037]步驟106:對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。
[0038]加熱可固化材料指常溫時為液態(tài)或常溫時為固態(tài)經溶解后為液態(tài)，加熱后能固化成型的材料，包括高分子聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，玻璃樹脂，無機粉末如SiO2等。
[0039]本申請的超疏液表面的制備方法，其另一種實施方式，包括以下步驟:
[0040]步驟202:使用有機溶劑或氫氟酸清洗硅基板。清洗硅基板以確保干凈無顆粒污染。
[0041]步驟204:將清洗后的硅基板在烘箱或者熱臺上烘烤，利用紫外光刻技術將設計圖形轉移到硅基板。
[0042]步驟206:使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構。
[0043]將硅基板通過氣相刻蝕工藝或通過深層反應離子刻蝕工藝進行刻蝕，直至獲得T型微納米結構。其中，通過深層反應離子刻蝕工藝進行刻蝕，具體包括:利用分時復用的工藝以C4F8和SF6氣體交替進行等離子沉積和刻蝕，再通過高密度等離子體垂直轟擊硅基板，從而各向異性地刻蝕硅基板。
[0044]步驟208:將娃基板上的T型微納米結構進彳丁疏水處理，使娃基板上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。
[0045]對硅基板上的T型微納米結構進行疏水處理，可以使用化學氣相沉積工藝處理硅基板上的T型微納米結構的表面，T型微納米結構的各個方向使用等離子狀態(tài)下的碳化合物氣源均勻沉積，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜。對硅基板上的T型微納米結構進行疏水處理，也可以使用單分子自組裝工藝在T型微納米結構的表面進行化學反應，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜。
[0046]步驟210:將所述T型微納米結構轉印至彈性材料。
[0047]步驟212:將彈性材料上的T型微納米結構轉印至加熱可固化材料。
[0048]步驟214:對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜，從而獲得超疏水、超疏油的性能。
[0049]對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，可以使用化學氣相沉積工藝處理加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面，T型微納米結構的各個方向使用等離子狀態(tài)下的碳化合物氣源均勻沉積，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜。對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，也可以使用單分子自組裝工藝在T型微納米結構的表面進行化學反應，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜。
[0050]實施例二:
[0051]如圖2所示，本申請的超疏液表面，使用本申請的超疏液表面的制備方法在加熱可固化材料上刻蝕而成。超疏液表面包括基底11和T型微納米結構，T型微納米結構有多個，且設置在基底11上。T型微納米結構包括柱體12和蓋體13，蓋體13設置在柱體的頂部。柱體12可以是圓柱體、長方體、正方體、圓臺或是棱臺，蓋體13可以是圓形。柱體12在豎直方向上的投影落入蓋體13在豎直方向上的投影范圍內。
[0052]以上內容是結合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權利要求】
1.一種超疏液表面的制備方法,其特征在于,包括: 使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構； 將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料； 對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。
2.如權利要求1所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述對加熱可固化材料上的T型微納米結構進行疏水處理，使加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜，具體包括: 使用化學氣相沉積工藝處理加熱可固化材料上的T型微納米結構的表面，T型微納米結構的各個方向使用等離子狀態(tài)下的碳化合物氣源均勻沉積，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜； 或者，使用單分子自組裝工藝在T型微納米結構的表面進行化學反應，在T型微納米結構的表面生成具有疏水性的碳氟化合物薄膜。
3.如權利要求1所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料，具體包括: 將所述T型微納米結構轉印至彈性材料； 再將彈性材料上的T型微納米結構轉印至加熱可固化材料。
4.如權利要求1所.述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述將所述T型微納米結構通過彈性材料轉印至加熱可固化材料之前，還包括: 將硅基板上的T型微納米結構進行疏水處理，使硅基板上的T型微納米結構的表面形成疏水薄膜。
5.如權利要求1所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述使用干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構，具體包括: 將硅基板通過氣相刻蝕工藝或通過深層反應離子刻蝕工藝進行刻蝕，直至獲得T型微納米結構。
6.如權利要求6所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述通過深層反應離子刻蝕工藝進行刻蝕，具體包括: 利用分時復用的工藝以C4F8和SF6氣體交替進行等離子沉積和刻蝕，再通過高密度等離子體垂直轟擊娃基板，從而各向異性地刻蝕娃基板。
7.如權利要求1所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述通過干法刻蝕在硅基板上刻蝕獲得T型微納米結構之前，還包括: 使用有機溶劑或氫氟酸清洗娃基板； 將清洗后的硅基板在烘箱或者熱臺上烘烤，利用紫外光刻技術將設計圖形轉移到硅基板。
8.如權利要求1所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述硅基板為表面具有熱生長的二氧化硅薄膜的硅基板。
9.如權利要求1所述的超疏液表面的制備方法，其特征在于，所述彈性材料包括聚二甲基硅氧烷、三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、順丁膠和氯丁膠中的任一種。
10.一種超疏液表面，其特征在于，使用權利要求1至8中任一項所述的超疏液表面的制備方法在加熱可固化材料上刻蝕而成， 所述超疏液表面包括基底及設置在所述基底上的多個T型微納米結構，所述T型微納米結構包括柱體和設置在柱體頂部的蓋體，所述柱體在豎直方向上的投影落入所述蓋體在豎直方向上的投影范圍內。
【文檔編號】B81B3/00GK103466539SQ201310384970
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】吳天準, 袁麗芳, 張偉基, 關釗允, 湯子康 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院