0

Микро- и нанообработка 2D и 3D металлоконструкций

Микро- и наноразмерные структуры имеют важное значение в электронных устройствах и схемах. Наиболее часто используемый метод для создания таких структур — использование фотолитографии, которая позволила создавать и массово производить структуры в нанометровом масштабе. С помощью этого метода полупроводниковая промышленность может производить пластины с сотнями интегральных схем на одной пластине с разрешением <10 нм, причем все в течение нескольких минут.

Хотя он имеет много преимуществ, одно из основных ограничений стандартной фотолитографии состоит в том, что все элементы определены в одной фокальной плоскости, а это означает, что шаблон работает только на плоских поверхностях. Итак, что, если поверхность изогнута?

Возможное решение этой проблемы было недавно представлено профессором Илари Маасильта из Университета Ювяскюля в Финляндии. Маасильта и его исследовательская группа показывают, что фотолитографию все еще можно выполнять особым образом, используя лазер, сфокусированный в маленькое трехмерное пятно, которое контролируется в трехмерном пространстве после изменения высоты, достигающей 20 микрометров. Этот метод прямой лазерной записи (DLW) позволяет изготавливать субмикронную металлическую проводку как вверх, так и вниз (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Крупномасштабное изготовление проволоки на плоской подложке. а) Разработка 2D тестового образца. б) СЭМ-изображение части сетчатой серебряной сетки 450 нм. в) Увеличенное изображение, полученное с помощью СЭМ, сечения серебряной линии шириной 450 нм и длиной 20 мм. г) СЭМ-изображение титановых линий шириной 450 нм с расстоянием между ними 200 нм. е) СЭМ-изображение титановой линии шириной 330 нм.

Другой метод производства металлических конструкций в микрометровом диапазоне называется аддитивным производством. Основными движущими силами этой техники являются свобода размеров и дизайна объекта. Тем не менее, разрешение дизайна не может быть изменено, так как диаметр вокселя (воксель — это 3D-версия пикселя) обычно является фиксированным.

Рис. 2. СЭМ-изображения четырех переплетенных спиралей

Регулировка объема печати на лету, то есть во время процесса печати, — это то, что изучали д-р Джорджио Эрколано, профессор Томазо Замбелли и их коллеги из ETH Zürich, Швейцария. Регулируя давление, которое выталкивает требуемую жидкость во время процесса печати из печатающего сопла, можно увеличивать или уменьшать количество жидкости, выбрасываемой на поверхность. В результате достигается точный контроль площади вокселя на два порядка.

На изображении справа показана структура, содержащая четыре спиральных провода, которые были изготовлены путем изменения давления на основе вокселей так, чтобы четыре провода имели разный диаметр, но каждый был однородным по всей длине.

Эти результаты показывают, что аддитивное микропроизводство объектов теперь возможно при размерах объектов, начиная с одного микрометра, вплоть до сотен микрометров. Присадочные микропроизводимые объекты могут поддерживать многие области исследований, от полупроводниковых до высокочастотных технологий, или любые другие области, где требуются микрометаллические детали. Гибкость печатаемых объектов по форме и дизайну дает прекрасную возможность для исследовательских учреждений изготавливать объекты по требованию и в размерах, невозможных при использовании любой другой технологии. Следующая задача — объединить различные производственные технологии и создать полностью функциональные детали с новыми возможностями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.