激しいレーザー照射実験のためのマイクロ加工対象の自動送達

サブマイクロメートルスケールターゲットの強烈なレーザー放射実験は、現在、低速のショットレートで行われています。当社のプロトコルは、これらの目標を自動的にレーザーの焦点に素早く置くことによって、この課題を解決しました。当社のターゲットシステムは、ターゲットパラメータを小さな増分で変更した多数のレーザーショットを組み込んだデータと、高い全体的な放射線量の恩恵を受けるアプリケーションを収集することができます。

このプロトコルの視覚的なデモンストレーションは、ウエハー製作プロセスとターゲットアライメントの微妙さを示します。ターゲット製造プロセスのデモンストレーションは、プロセスエンジニアのニリット・ポレッキ・シャメイとノファール・リヴニです。裏面を作製するには、直径250マイクロメートルの高応力シリコンウエハを、両面に窒化ケイ素でコーティングしたゼロゼロの結晶形成に使用します。

ウエハースはアセトンとイソプロパノールで洗浄してください。次いでHMDSでウエハーをスピンコートし、粘着層を形成することに抵抗する。スピンコート AZ 1518 ポジティブフォトレジストでウエハース。

ウエハースを摂氏100度で1分間焼きます。フォトリトグラフ1,000 x 1,000マイクロメートルの正方形の開口部を真空下で、ウエハーを4~7秒のサイクルで400ナノメートルのUVランプに曝露し、ウエハーが40ジュール/センチメートルの全体的なフルエンスにさらされるようにした。その後、AZ 726開発者を使用して、窒化ケイ素と脱水水の浴を露出させ、プロセスを停止します。

反応性イオンエッチャーを使用して、四角の位置にある窒化ケイ素を除去します。ウェハをNMP浴に20分間置いて残留レジストとフォトレジストを除去し、マスクのレプリカを窒化ケイ素層に生成する。その後、淡水の下でそれを洗い、乾燥させます。

水酸化カリウム30%の水酸化カリウム溶液でウエハーを沈め、正方形の開口部を通してシリコンをエッチングします。前部を作製するには、前に述べた手順を、3つの同心円状のリングとして形成されたマスクで繰り返します。反応性イオンエッチャーを使用してリングが置かれている窒化ケイ素を除去し、続いてNMPバスを使用してレジストとフォトレジストの残り物を取り除きます。

硝酸にウエハを沈め、0.02モル硝酸銀と4モルフッ化水素の溶液に沈めることによって、シリコンリングを粗くします。ウエハーのエッチングされた側面には、物理的な蒸着機を使用して、接着剤チタン、ニッケル、またはクロムの10ナノメートルフィルムの上に数百ナノメートルの金の層をスパッタします。ビームをブロックし、高倍率の顕微鏡の下で最初のターゲットを視野に持って来ます。

ターゲットに最も近い粗いリングにセンサーを測る三角測量を行い、その変位の読み取りを記録します。顕微鏡を所定の位置に残し、ウエハーを離してビームパスをクリアします。2つの折りたたみミラーとオフ軸放物鏡を使用して、ビームを低消費電力で顕微鏡の視野に合わせます。

ビームの乱視を補正するために、これらの3つのミラーを調整します。結果は、ほぼ回折限られた焦点点であるはずです。レーザービームをブロックし、ターゲットを顕微鏡の焦点に戻します。

次に、顕微鏡と測距センサーの読み取り値を使用して、その位置を検証します。ソフトウェアを使用して、以前に記録された変位値をセットポイントとして使用して、ターゲットの焦点軸マニピュレータと変位センサーの読み取りとの間に閉じたループフィードバックを実装します。閉じたループ位置決めが設定点から所望の許容距離に達したら、ターゲットに単一の高出力レーザーパルスを照射します。

パーティクル診断のデータを記録し、ソフトウェアによってフォーカスされた次のターゲットでプロセスを繰り返します。この目標送達システムは、厚さ600ナノメートルの金箔の裏側からイオンを加速するために採用された。焦点軸に沿った目標変位の時系列を以下に示します。

値は、焦点位置の設定点に対して相対的です。緑色の点は、目標変位が設定点から1マイクロメートルの許容値内にあった時点を示します。トムソン放物線イオン分光計の痕跡は、600ナノメートル厚金箔標的の14回連続照射から得られた。

エネルギースペクトルはこれらの微量から導き出された。最大陽子エネルギーのピーク~ピーク安定性は、この手順に従って10%以内であったが、ニューロン生成の固体箔からのイオンおよび電子加速度の調査は系統的に行うことができる。