3D 첨가제 Micromanufacturing에 대한 마이크로 벽돌

이 절차의 목적은 3차원 적층 마이크로 제조를 위한 마이크로 벽돌이라고 하는 전사 인쇄 기반 마이크로 어셈블리를 시연하는 것입니다. 이것은 먼저 공여체 기판에 잉크라고 하는 실리콘 또는 금 미세 물체를 준비하여 패턴화된 포토 레지스트 서포터에 매달아 놓음으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 잉크에 엘라스토머 마이크로팁 스탬프를 정밀하게 정렬하고 스탬프에 사전 정의된 힘을 가하여 접착 접촉 영역을 형성하는 것입니다.

그 사이에 우표는 잉크를 회수하기 위해 빠르게 후퇴했습니다. 다음으로, 스탬프와 검색된 잉크는 잉크가 대상 영역에 부드럽게 인쇄되는 수신기 기판으로 전송됩니다. 작은 예압으로 스탬프는 천천히 수축되어 수신기 기판에 잉크가 남습니다.

마지막 단계는 인쇄된 잉크와 기판을 영구적으로 접착하기 위해 수신기 기판을 빠르게 가열하는 것입니다. 궁극적으로 이 전사 인쇄 절차는 원하는 3D 미세 구조가 완료될 때까지 반복됩니다. 이 경우, 마이크로 찻 주전자는 그 능력을 입증하기 위해 마이크로 벽돌을 통해서만 제작됩니다.

기존의 모놀리식 미세 가공에 비해 이 마이크로 벽돌 기술의 주요 장점은 아이들이 레고를 가지고 놀 때 매우 간단한 방법으로 이기종 3차원 미세 구조를 만들 수 있다는 것입니다. 이 방법의 시각적 시연은 병렬 단계로 인해 매우 중요합니다. 이 기술을 육안으로 관찰하면 시청자가 이 절차를 시작해야 할 수 있는 모호성을 명확히 할 수 있습니다.

공여체 기판에 잉크를 제조하기 위한 3개의 마스크를 설계합니다. 텍스트 프로토콜에 자세히 설명되어 있듯이, 3 미크론 장치 층과 1 미크론 상자 산화물 층이있는 SOI 웨이퍼에서 스핀 코트 포토 레지스트 AZ 5 2 14 3000 RPM에서 30 초 동안. 1.5 미크론 두께의 포토 레지스트를 얻기 위해 섭씨 110도의 핫 플레이트에서 웨이퍼를 1분 동안 가열하고 마스크 얼라이너를 사용하여 마스크 1을 사용하여 노출시키고 반응성 IN 에칭 기기 패턴을 사용하여 MIF 3 2 7 현상액을 사용하여 현상합니다.

SOI 웨이퍼의 장치 층을 제거하고 포토 레지스트 마스크를 제거합니다. 이 단계 후, 에칭된 영역은 상자 산화물 층을 노출시켰습니다. 다음으로, 이전의 포토 저항기를 스핀 코팅하고 마스크 2로 패턴화합니다.

그런 다음 웨이퍼를 섭씨 125도에서 90초 동안 가열합니다.핫 플레이트에서 웨이퍼를 49% 불화수소에 50초 동안 담그고 노출된 상자 산화물 층을 에칭합니다. 완전히 건조 된 후 마스킹 사진을 제거하고 스핀 코트를 다시 방지하고 마스크 3으로 패턴화합니다. 그런 다음 핫 플레이트에서 웨이퍼를 섭씨 125도에서 가열합니다.

90초 후 웨이퍼를 49% 불화수소에 50분 동안 담그십시오. 이 단계는 패턴 소자 층 실리콘의 아래에 남아 있는 박스 산화물 층을 에칭하여 부유 실리콘을 생성한다. 사진 레지스트의 개별 단위.

다음 단계는 마이크로 팁 스탬프용 금형을 만들고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 마이크로 팁 스탬프를 복제하는 것입니다. 프린팅 프로세스를 시작하려면 기증자 기질을 현미경이 장착된 전동식, 회전식 및 XY 변환 스테이지에 놓습니다. 그런 다음 마이크로팁 스탬프를 독립적인 수직 평행 이동 스테이지에 부착합니다.

donor substrate와 microtip stamp가 로드되면 현미경 아래에서 전동 translation stage를 작동시킵니다. 변환 및 회전 단계를 사용하여 마이크로팁 스탬프를 도너 기판의 실리콘 잉크에 맞춥니다. 그 후, 마이크로팁 스탬프를 아래로 가져와 접촉합니다.

초기 접촉 후 마이크로팁 스탬프를 천천히 더 아래로 내려 작은 팁이 완전히 접히고 전체 표면이 도너 기판의 실리콘 잉크와 접촉하도록 합니다. 다음으로, Z 스테이지를 빠르게 올려 마이크로칩 스탬프와 실리콘 잉크 사이의 접촉 면적이 넓기 때문에 앵커를 끊습니다. 도너 기판에서 실리콘 잉크를 검색하여 마이크로팁 스탬프에 부착하려면, 수신기 기판을 XY 변환 스테이지에 배치하고 검색된 실리콘 잉크를 원하는 위치의 마이크로팁 스탬프 아래에 정렬하여 검색된 실리콘 잉크가 수신기 기판과 거의 접촉하지 않을 때까지 Z 스테이지를 보냅니다.

접촉 후 Z s를 천천히 올립니다.tage 실리콘 잉크를 분리하여 원하는 위치에 인쇄합니다. 다음 프로그램, 급속 열, 실온에서 950초 만에 섭씨 90도까지 순환하는 무릎 꿇는 용광로. 섭씨 950도에서 10분 동안 유지한 다음 실온으로 식힙니다.

인쇄된 수신기 기판을 퍼니스를 주변 공기 환경에 놓고 실리콘 실리콘 접합을 위해 섭씨 950도에서 10분 동안 무릎을 꿇습니다. 그 능력을 입증하기 위해 마이크로 찻주전자는 마이크로 벽돌을 통해서만 제작됩니다. 이 광학 현미경 이미지는 공여체 기판에 제작된 실리콘 잉크를 보여줍니다.

설계된 잉크는 마이크로 찻주전자의 구성 요소인 단결정 실리콘으로 만들어진 치수가 다른 디스크입니다. 일단 공여체 기질이 독립적으로 준비되면, 디스크는 수신기 기질에 전사 인쇄되고 마이크로 팁 스탬프를 사용하여 층별로 무릎을 꿇습니다. 마이크로 찻주전자의 내부 영역은 조립된 각 디스크에서 볼 수 있듯이 속이 비어 있습니다.

마이크로 메이슨 재 처리의 섬세함은 또한 전사 인쇄와 무릎 꿇기로 테스트되며, 다소 정교한 광자 결정 혈소판 광자 표면은 나노 임프린트 리소그래피로 패턴화되고 기증자 기판에 전사 가능한 잉크로 만들어집니다. 잉크가 완전히 준비되면 광자 결정 혈소판이 50미크론 두께의 4개의 실리콘 링으로 전달되어 그림과 같은 구성과 같은 테이블을 형성합니다. 다음은 얇은 금 필름을 조립하기 위해 채택된 마이크로 벽돌의 예입니다.

이 광학 현미경 이미지는 공여체 기판에 준비된 400나노미터 두께의 금 필름을 보여줍니다. 이러한 잉크는 추가 처리 및 테스트를 거쳐 실리콘 표면뿐만 아니라 금 표면에도 인쇄물을 전사합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 마이크로 메이슨 D를 사용하여 미세 구조를 조립하는 방법을 잘 이해하게 될 것이며 이 기술을 보다 매력적인 3차원 마이크로 장치 구조를 만드는 데 적용할 수 있어야 합니다.

일단 숙달되면 이 기술은 다른 순차적 마이크로 제조 공정에 비해 병렬 공정 특성을 통해 전체 제조 시간을 단축해야 합니다. 자동 전사 인쇄 프로세스에 도움을 주신 New Mattered와 Ferreira 교수님, UIUC의 MNMS 클린룸에서 도움을 주신 Mickey Dki님께 감사드립니다.