높은 처리량의 극저온 전자 현미경을 위해 두께 조절이 가능한 마이크로 패턴 칩 제조

이 프로토콜은 Cryo EM을 사용하여 다양한 크기의 단백질 및 나노 물질을 성공적으로 관찰하기 위해 나노 스케일에서 사진 크기의 두께를 조절하는 데 중요합니다. Mem의 제조 기술은 마이크로 칩의 대량 생산을 가능하게합니다. 또한 마이크로 패턴 웰의 깊이와 디자인을 선택할 수 있습니다. 실험 목적에 따라.

이 기술은 상업적 약물 발견에 활용되는 생체 분자의 고처리량 3D 구조 분석의 효율성을 높이는 데 기여할 수 있으며, 실리콘 니트로 멤브레인을 관리하는 위험이 있는 얇은 웨이퍼와 마이크로칩은 까다로울 수 있습니다. 웨이퍼를 구부리거나 질산 규소 창에 수직으로 힘을 가하지 않는 것이 중요합니다. 실리콘 질화물 증착된 실리콘 웨이퍼를 헥사메틸디실라잔 용액으로 덮음으로써 포토레지스트 또는 PR을 패터닝하기 시작하고, 이어서 상기 웨이퍼를 스핀 코더 상에서 30초 동안 3000RPM으로 스핀 코팅한다.

코팅된 웨이퍼를 핫플레이트에서 섭씨 95도에서 30초 동안 굽어 수면을 소수성으로 만들고 PR로 우수한 코팅 성능을 보장합니다. 다음으로, 웨이퍼를 포지티브 PR로 스핀 코팅하고 섭씨 100도에서 90초 동안 굽습니다. 스핀 코팅된 PR은 500나노미터의 두께를 갖는다. PR 코팅 웨이퍼를 얼라이너를 사용하여 크롬 마스크를 통해 5초 동안 자외선에 노출시킵니다.

현상액을 사용하여 1분 동안 PR을 현상하고 웨이퍼를 탈이온수에 침지하여 2회 헹굽니다. 그런 다음 물 표면에 질소 가스를 불어 PR 패턴 웨이퍼를 건조시킵니다. PR의 패턴을 따릅니다. 실험실에서 제작한 반응성 이온 에처를 50와트의 무선 주파수 전력과 분당 3 표준 입방 센티미터의 육불화황 가스와 함께 사용하십시오.

노출된 실리콘 질화물을 초당 6옹스트롬의 속도로 에칭한다. 실리콘 질화물 패턴화된 웨이퍼를 실온에서 30분 동안 아세톤에 침지하여 PR을 제거한다. 이어서 웨이퍼를 탈이온수에서 2회 헹구고 웨이퍼를 질소 가스로 건조시켰다.

노출된 si를 에칭하려면 실리콘 질화물 패턴 웨이퍼를 새로 준비된 수산화칼륨 용액에 담그십시오. 자유로운 입식 실리콘 질화물 윈도우가 패턴화된 웨이퍼의 반대측에서 관찰될 수 있을 때까지 계속 교반한다. 에칭된 웨이퍼를 탈이온수 수조에 여러 번 담가 세척합니다.

그런 다음 웨이퍼를 공기 중에서 건조시킵니다. 에칭 잔류물을 제거하기 위해, 핀셋으로 칩 어레이의 경계를 가볍게 누르고 마이크로 패터닝될 칩 어레이를 얻는다. 그런 다음 칩 어레이를 새로 준비된 수산화 칼륨 용액에 30 초 동안 담근 다음 두 번 헹구고 칩을 질소 가스로 불어 1 시간 동안 공기 중에서 건조시킵니다.

견고한 지지를 위해 앞에서 설명한 것처럼 스핀 코팅이 된 블랭크 525 마이크로 미터 실리콘 웨이퍼를 준비하십시오. 웨이퍼를 베이킹하기 전에 실리콘 웨이퍼 상에 치퍼레이를 부착하고 앞서 설명한 바와 같은 절차에 따라 마이크로패턴 실리콘 웨이퍼를 얻는다. 패턴 칩 세트를 섭씨 60도에서 1개의 메틸 2개의 순수한 리탄올 용액에 밤새 침지시켜 PR을 제거한다.

다음날, 칩 세트를 탈 이온수로 두 번 헹굽니다. 패턴 칩 세트를 질소로 건조시킨 후, 반응성 이온 에처로 1분 동안 150와트의 무선 주파수 전력에서 분당 100 표준 입방 센티미터의 산소 가스를 사용하는 산소 플라즈마 공정으로 PR 잔류물을 제거한다. 나중에 마이크로 패턴 칩을 수산화칼륨 용액에 30초 동안 담그면 PR 잔류물이 완전히 제거됩니다.

그런 다음 칩 세트를 헹구고 완전히 말리십시오. 그래핀 옥사이드 밀리리터당 2밀리그램 또는 용액을 탈이온수로 10배 희석하고 희석된 용액을 10분 동안 초음파 처리하여 시트의 응집체를 분해합니다. 그 후 희석된 용액을 실온에서 30초 동안 300배 G로 원심분리한다.

1,500만 암페어의 글로우 방전기를 사용하여 마이크로 패턴 칩의 실리콘 에칭 면을 1분 동안 글로우 방전하고 칩 표면을 양전하로 렌더링합니다. 완료되면 3 마이크로 리터의 용액을 마이크로 패턴 칩의 글로우 방전면에 떨어 뜨립니다. 1 분 후, 여분의 용액을 여과지로 칩에 닦아냅니다.

전사 된 칩을 파라핀 필름에 탈 이온수 방울로 씻고 여과지로 초과분을 닦아냅니다. 드롭 캐스팅 절차를 전송 된 쪽에서 두 번, 반대쪽에서 한 번 반복하십시오. 전사된 칩을 실온에서 밤새 건조시킨다.

포토리소그래피 절차 동안 마이크로 패턴 칩의 디자인은 크롬 마스크의 다른 디자인을 사용하여 조작되었습니다. 독립형 실리콘 질화물 막의 수와 치수가 제어되었습니다. 제조 된 마이크로 패턴 칩은 최대 25, 000 개의 부유 구멍을 가질 수 있음이 관찰되었다.

창에서의 라면 스펙트럼은 또한, 다층 배향 육각형 굴절 패턴은 창은 다층으로 구성되어 있음을 나타내고, 창과 함께 미세 구멍의 구조와 깊이는 주사전자현미경과 원자간력현미경으로 연구하였다. 창문이 있는 마이크로 홀의 웰타입 구조를 이미지에서 관찰하여 창문을 갖는 마이크로 패턴 칩의 설계 가능성을 확인하였다. 마이크로 패턴 칩의 도움으로 몇 가지 생물학적 표본과 무기 나노 입자를 초저온 전자 현미경으로 이미지화했습니다.

패턴의 크기와 디자인에 따라 마이크로 패터닝을 위한 강도와 현상 시간을 사용하여 순수한 코팅 두께와 같은 조건을 최적화하는 것이 중요합니다. FIB 또는 리소 그래 핀과 같은 나노 패터 링 기술을 적용함으로써 다른 분석 기술과 함께 사용되는이 마이크로 장치의 응용 프로그램을 확장 할 수있는 일부 마이크로 미터 패턴을 생성 할 수 있습니다.