Università degli Studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Laurea triennale in Ingegneria Elettronica - curriculum Biomedica UTILIZZO DELLA FOTOLITOGRAFIA NELLA REALIZZAZIONE DI NANOSTRUTTURE PER LO STUDIO DELL’INTERAZIONE CELLULA-SUBSTRATO Relatore: Laureando: Chiar.mo Prof. Orfeo SBAIZERO Matteo MENOLOTTO Correlatore: Ing. Barbara CODAN

Motivazioni Maggiore risposta elettrochimica nei neuroni cresciuti su nanotubi di carbonio Gabriel A. Silva. “Shorting neurons with nanotubes”. Nature Nanotechnology 4, 82-83 (2009). … in che misura la morfologia del nanotubo influisce?

Scopo del lavoro Costruzione di un dispositivo per test in: Vetro soda lime Quarzo Tramite: Fotolitografia tradizionale Litografia laser

Il dispositivo progettato dovrà simulare la morfologia dei nanotubi Chimica → carbonio Fisica → conducibilità Dimensioni → nano

Fasi operative Progettazione del pattern Caratterizzazione parametri litografici Caratterizzazione etching Analisi SEM e AFM

Tecniche litografiche utilizzate FOTOLITOGRAFIA TRADIZIONALE LITOGRAFIA LASER FOTOLITOGRAFIA TRADIZIONALE

Formazione delle punte AVANZAMENTO DELL’AZIONE DI ETCHING SUL MATERIALE. IN EVIDENZA LA PUNTA FORMATA DALLA CORROSIONE ISOTROPA DEI TRE PUNTI EQUIDISTANTI.

… parte della Strumentazione La strumentazione utilizzata per la litografia laser consiste in uno spettroscopio Raman

Fase 1: progettazione del pattern Litografia laser Fotolitografia

Preparazione campione Procedure di pulizia: Lavaggi in acetone caldo Isopropanolo Soluzione piraña Preparazione substrato: Spinning photoresist Fase di bake

Fase 2: caratterizzazione parametri litografici Litografia laser Risoluzione massima con: luce verde a l = 514.5 nm NA = 0.85 del 100x Potenza sufficiente a depolimerizzare il photoresist.

3.80 mW con filtro ND di 0.5% e obiettivo con NA di 0.85 Pur usando una lunghezza d’onda non ottimale la litografia è avvenuta con successo! Assorbanza resist S 1813 Potenza per fori con diametro 3 mm 3.80 mW con filtro ND di 0.5% e obiettivo con NA di 0.85

Fotolitografia tradizionale Settaggio eseguito con maschera preesistente Esposizione luminosa → 30 s Sviluppo → 45 s

Fase 3: caratterizzazione etching Eseguita su soda lime tramite profilometro Talysurf CLI 1000 Soluzione ottimale HF 1:50 Rate 0.22 mm/min

Caratterizzazione resistenza photoresist all’azione di etching: Accorgimento tecnico Caratterizzazione resistenza photoresist all’azione di etching: S1813 S1818 S1828 Rivestimento di cromo tramite due tecniche: Magnetronsputtering CVD

Procedura di etching Iniziale caratterizzazione su vetrino di soda lime, MOTIVAZIONI: Grande Abbondanza e Basso Costo … MA Poca precisione in fase litografica Bassa ripetibilità (Composizione → 60-75% SiO2 )

Utilizzo del quarzo SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O Miglior precisione in fase di etching Soluzione scelta → BOE (rate da letteratura) SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O

Analisi AFM del campione ottenuto con litografia laser Fase 4: analisi SEM e AFM Analisi AFM del campione ottenuto con litografia laser

Perfezionamento fase di etching e dimensioni Risultati Perfezionamento fase di etching e dimensioni 3 mm Etching incompleto 3 mm

Primi test cellulari Deposizione cellule del tipo fibroblasti 3T3 Disposizione lungo le lame tra le punte e sulle punte stesse!

Considerazioni finali e applicazioni future Conoscenze acquisite: Caratterizzazione potenze laser Caratterizzazione etching Caratterizzazione tempistiche litografiche !Scenari futuri! Creazione dispositivi test biologici (coating carbonio) Creazioni dispositivi test elettrici (coating oro) … www.studiostarita.it