Digital FluidFM User Conference 2020

    單細(xì)胞層次上的多組學(xué)研究方興未艾，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)、單細(xì)胞基因組學(xué)、單細(xì)胞代謝組學(xué)等技術(shù)手段頻出，讓研究人員得以揭示同一組織不同細(xì)胞之間的基因與蛋白質(zhì)表達(dá)差異。而傳統(tǒng)細(xì)胞組學(xué)提取過程需要物理、化學(xué)或生物手段對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破膜處理，易產(chǎn)生裂解碎片；傳統(tǒng)的單細(xì)胞內(nèi)容物提取使用玻璃微管注射法，操作復(fù)雜、玻璃微光注射針制備困難，且提取的樣本量往往只有幾個(gè)pL，樣本處理十分困難。

    FluidFM BOT是瑞士科技公司Cytosurge開發(fā)的單細(xì)胞顯微操作平臺(tái)，它獨(dú)有的微型納米注射器以及液體微流控技術(shù)使得FluidFM BOT可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)單細(xì)胞內(nèi)容物的自動(dòng)化無損提取，操作方便，樣本品質(zhì)高。同時(shí)FluidFM BOT單細(xì)胞顯微操作系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行注射、分離，單細(xì)胞粘附力測(cè)定、3D打印等諸多功能。為了更好地了解這一技術(shù)，全世界各地使用FluidFM 技術(shù)的科研工作者們將于2020年9月16日15:30—18:00（北京時(shí)間）匯聚一堂，一起討論并分享FluidFM 技術(shù)的使用經(jīng)驗(yàn)，交流近期科研成果。我們誠(chéng)摯的邀請(qǐng)您蒞臨參加FluidFM BOT的用戶研討會(huì)。

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反應(yīng)離子刻蝕

概述：

反應(yīng)離子腐蝕技術(shù)是一種各向異性很強(qiáng)、選擇性高的干法腐蝕技術(shù)。它是在真空系統(tǒng)中利用分子氣體等離子來進(jìn)行刻蝕的，利用了離子誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕，即是利用離子能量來使被刻蝕層的表面形成容易刻蝕的損傷層和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)離子還可清除表面生成物以露出清潔的刻蝕表面的作用。主要用于Si、SiO2、SiNx、半導(dǎo)體材料、聚合物、金屬的刻蝕以及光刻膠的去除等，廣泛應(yīng)用于物理，生物，化學(xué)，材料，電子等領(lǐng)域。

工作原理：

通常情況下，反應(yīng)離子刻蝕機(jī)的整個(gè)真空壁接地, 作為陽(yáng)極, 陰極是功率電極, 陰極側(cè)面的接地屏蔽罩可防止功率電極受到濺射。要腐蝕的基片放在功率電極上。腐蝕氣體按照一定的工作壓力和搭配比例充滿整個(gè)反應(yīng)室。對(duì)反應(yīng)腔中的腐蝕氣體, 加上大于氣體擊穿臨界值的高頻電場(chǎng), 在強(qiáng)電場(chǎng)作用下, 被高頻電場(chǎng)加速的雜散電子與氣體分子或原子進(jìn)行隨機(jī)碰撞, 當(dāng)電子能量大到一定程度時(shí), 隨機(jī)碰撞變?yōu)榉菑椥耘鲎? 產(chǎn)生二次電子發(fā)射, 它們又進(jìn)一步與氣體分子碰撞, 不斷激發(fā)或電離氣體分子。這種激烈碰撞引起電離和復(fù)合。當(dāng)電子的產(chǎn)生和消失過程達(dá)到平衡時(shí), 放電能繼續(xù)不斷地維持下去。由非彈性碰撞產(chǎn)生的離子、電子及及游離基(游離態(tài)的原子、分子或原子團(tuán)) 也稱為等離子體, 具有很強(qiáng)的化學(xué)活性, 可與被刻蝕樣品表面的原子起化學(xué)反應(yīng), 形成揮發(fā)性物質(zhì), 達(dá)到腐蝕樣品表層的目的。同時(shí), 由于陰極附近的電場(chǎng)方向垂直于陰極表面, 高能離子在一定的工作壓力下, 垂直地射向樣品表面, 進(jìn)行物理轟擊, 使得反應(yīng)離子刻蝕具有很好的各向異性。所以，反應(yīng)離子刻蝕包括物理和化學(xué)刻蝕兩者的結(jié)合。

刻蝕氣體的選擇

對(duì)于多晶硅柵電極的刻蝕，腐蝕氣體可用Cl2或SF6，要求對(duì)其下層的柵氧化膜具有高的選擇比?？涛g單晶硅的腐蝕氣體可用Cl2/SF6或SiCl4/Cl2；刻蝕SiO2的腐蝕氣體可用CHF3或CF4/H2；刻蝕Si3N4的腐蝕氣體可用CF4/O2、SF6/O2或CH2F2/CHF3/O2；刻蝕Al（或Al-Si-Cu合金）的腐蝕氣體可用Cl2、BCl3或SiCl4；刻蝕W的腐蝕氣體可用SF6或CF4；刻蝕光刻膠的腐蝕氣體可用氧氣。

對(duì)于石英材料, 可選擇氣體種類較多, 比如CF4、CF4+ H2、CHF3 等。我們選用CHF3 氣體作為石英的腐蝕氣體。其反應(yīng)過程可表示為：CHF3 + e——CHF+2 + F (游離基) + 2e，SiO 2 + 4F SiF4 (氣體) + O 2 (氣體)。SiO 2 分解出來的氧離子在高壓下與CHF+2 基團(tuán)反應(yīng)， 生成CO ↑、CO 2↑、H2O ↑、O F↑等多種揮發(fā)性氣體。

對(duì)于鍺材料、選用含F(xiàn) 的氣體是十分有效的。然而, 當(dāng)氣體成份中含有氫時(shí), 刻蝕將受到嚴(yán)重阻礙, 這是因?yàn)闅淇梢院头咏Y(jié)合, 形成穩(wěn)定的HF, 這種雙原子HF 是不參與腐蝕的。實(shí)驗(yàn)證明, SF6 氣體對(duì)Ge 有很好的腐蝕作用。反應(yīng)過程可表示為：SF6 + e——SF+5 + F (游離基) + 2e，Ge + 4F——GeF4 (揮發(fā)性氣體)   。

設(shè)備：

典型的（平行板）RIE系統(tǒng)包括圓柱形真空室，晶片盤位于室的底部。晶片盤與腔室的其余部分電隔離。氣體通過腔室頂部的小入口進(jìn)入，并通過底部離開真空泵系統(tǒng)。所用氣體的類型和數(shù)量取決于蝕刻工藝;例如，六氟化硫通常用于蝕刻硅。通過調(diào)節(jié)氣體流速和/或調(diào)節(jié)排氣孔，氣體壓力通常保持在幾毫托和幾百毫托之間的范圍內(nèi)。

存在其他類型的RIE系統(tǒng)，包括電感耦合等離子體（ICP）RIE。在這種類型的系統(tǒng)中，利用RF供電的磁場(chǎng)產(chǎn)生等離子體。雖然蝕刻輪廓傾向于更加各向同性，但可以實(shí)現(xiàn)非常高的等離子體密度。

平行板和電感耦合等離子體RIE的組合是可能的。在該系統(tǒng)中，ICP被用作高密度離子源，其增加了蝕刻速率，而單獨(dú)的RF偏壓被施加到襯底（硅晶片）以在襯底附近產(chǎn)生定向電場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)更多的各向異性蝕刻輪廓。

操作方法：

通過向晶片盤片施加強(qiáng)RF（射頻）電磁場(chǎng)，在系統(tǒng)中啟動(dòng)等離子體。該場(chǎng)通常設(shè)定為13.56兆赫茲的頻率，施加在幾百瓦特。振蕩電場(chǎng)通過剝離電子來電離氣體分子，從而產(chǎn)生等離子體 。

在場(chǎng)的每個(gè)循環(huán)中，電子在室中上下電加速，有時(shí)撞擊室的上壁和晶片盤。同時(shí)，響應(yīng)于RF電場(chǎng)，更大質(zhì)量的離子移動(dòng)相對(duì)較少。當(dāng)電子被吸收到腔室壁中時(shí)，它們被簡(jiǎn)單地送到地面并且不會(huì)改變系統(tǒng)的電子狀態(tài)。然而，沉積在晶片盤片上的電子由于其DC隔離而導(dǎo)致盤片積聚電荷。這種電荷積聚在盤片上產(chǎn)生大的負(fù)電壓，通常約為幾百伏。由于與自由電子相比較高的正離子濃度，等離子體本身產(chǎn)生略微正電荷。

由于大的電壓差，正離子傾向于朝向晶片盤漂移，在晶片盤中它們與待蝕刻的樣品碰撞。離子與樣品表面上的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但也可以通過轉(zhuǎn)移一些動(dòng)能來敲除（濺射）某些材料。由于反應(yīng)離子的大部分垂直傳遞，反應(yīng)離子蝕刻可以產(chǎn)生非常各向異性的蝕刻輪廓，這與濕化學(xué)蝕刻的典型各向同性輪廓形成對(duì)比。

RIE系統(tǒng)中的蝕刻條件很大程度上取決于許多工藝參數(shù)，例如壓力，氣體流量和RF功率。 RIE的改進(jìn)版本是深反應(yīng)離子蝕刻，用于挖掘深部特征。