微砌筑的3D添加剂Micromanufacturing

该程序的目的是展示一种基于转移打印的微组件，称为微砌体，用于三维增材微制造。这是通过首先在供体衬底上制备称为墨水的硅或金微物体来实现的，以便将它们悬浮在有图案的光刻胶支持器上。第二步是将弹性微尖印章精确对齐油墨，并在印章上施加预定义的预载荷以形成胶粘剂接触区域。

在这两者之间，邮票迅速缩回以取回油墨。接下来，将印章和回收的油墨转移到接收器基材上，在那里油墨被轻轻地印刷在目标区域。在较小的预加载下，印章会慢慢缩回，将油墨留在接收器基材上。

最后一步是对接收器基材进行快速热处理，以永久粘合印刷油墨和基材。最终，重复此转移打印程序，直到完成所需的 3D 微观结构。在这种情况下，微型茶壶仅通过微型砖石制造以展示其功能。

与传统的整体微纳加工相比，这种微砌体技术的主要优势在于，它可以在孩子们玩乐高积木时以非常简单的方式创建异质三维微结构，否则这将非常具有挑战性。由于其并行步骤，该方法的视觉演示非常关键。目视观察此技术应阐明观众在开始此过程时可能必须的任何歧义。

设计三个掩模，用于在供体基材上制造油墨。如文本协议中所述：在具有 3 微米器件层和 1 微米盒状氧化物层旋涂光刻胶的 SOI 晶圆上，以 3000 RPM 的速度对 AZ 5 2、14 进行 3000 秒的光刻胶。为了获得 1.5 微米厚度的光刻胶，将晶圆在 110 摄氏度的热板上加热一分钟，并使用掩模对准器，使用掩模一曝光，并使用 MIF 3 2 7 显影剂使用反应性 IN 蚀刻仪器图形。

SOI 晶圆的器件层并去除光刻胶掩模。在此步骤之后，蚀刻区域暴露了盒状氧化层。接下来，在光敏电阻之前旋涂，并用掩模 2 图案。

然后将晶圆在 125 摄氏度下加热 90 秒在热板上，将晶圆浸入 49% 氟化氢中 50 秒，以蚀刻暴露的盒状氧化层。完全干燥后，取下遮罩照片，再次抗蚀旋转涂层，用遮罩 3 图案。然后在热板上以 125 摄氏度加热晶圆。

90 秒后，将晶圆浸入 49% 氟化氢中 50 分钟。此步骤蚀刻留在图形器件层硅下方的盒式氧化层，从而产生悬浮硅。光刻胶上的单个单位。

下一步是制作微尖印章的模具，并按照文本协议中的说明复制微尖印章。要开始打印过程，请将供体衬底放在配备显微镜的电动、旋转和 XY 平移台上。然后将 microtip stamp 连接到独立的垂直平移阶段。

加载供体底物和 microtip stamp 后，在显微镜下作电动翻译台。使用平移和旋转平台将 microtip 印章与供体衬底上的硅墨水对齐。然后，将 microtip stamp 放下以进行接触。

初次接触后，慢慢地将 microtip stamp 进一步向下，使小尖端完全折叠，并且整个表面与供体衬底上的硅墨水接触。接下来，快速升高 Z 载物台，由于微芯片印章和硅油墨之间的接触面积较大，因此断开锚点。要从供体衬底中检索硅油墨并将其贴在 microtip 印记上，请将接收器衬底放在 XY 平移台上，并将检索到的硅油墨对准 microtip 印记下的所需位置，以发送 Z 载物台，直到回收的硅油墨几乎不与接收器衬底接触。

接触后，慢慢抬起 Z 载物台以释放硅油墨，将其打印到所需的位置。下一个程序是快速加热，一个跪着炉，在 90 秒内从室温循环到 950 摄氏度。在 950 摄氏度下保持 10 分钟，然后冷却至室温。

将印刷好的接收器基板放在炉子周围空气环境中，并在 950 摄氏度下跪下 10 分钟以进行硅硅粘合。为了证明它的能力，微型茶壶仅通过微型砖石制造。这张光学显微图像揭示了供体衬底上制造的硅油墨。

设计的油墨是由单晶硅制成的不同尺寸的圆盘，它们是微型茶壶的组成部分。一旦独立制备了供体衬底，光盘就会被转印到接收器衬底上，并使用微尖印章逐层跪下。微型茶壶的内部区域是空心的，从每个组装好的圆盘中可以看出。

微梅森再加工的精细性也通过转移印刷和跪着测试，一个相当精致的光子晶体片状光子表面用纳米压印光刻成型，并在供体基材上制成可转移油墨。一旦墨水完全准备好，光子晶体片就会转移到四个厚度为 50 微米的硅环上，形成一个类似表格的配置。以下是用于组装薄金膜的微型砌体示例。

该光学显微图像显示了在供体衬底上制备的 400 纳米厚的金膜。这些油墨经过进一步加工和测试，可将印刷品转移到金色表面和硅表面上。看完这个视频后，你应该对如何使用微型梅森 D 组装微结构有了很好的了解，并且你应该能够将这项技术应用于构建更具吸引力的三维微器件结构。

一旦掌握，与其他顺序微制造工艺相比，该技术应通过其并行工艺特性减少整体制造时间。我们要感谢 New Matter 和 Ferreira 教授在自动转移印刷流程方面的帮助，以及 Mickey Dki 在 UIUC 的 MNMS 洁净室中的帮助。