강렬한 레이저 조사 실험을 위한 미세 가공 대상의 자동 전달

서브마이크로미터 스케일 표적의 강렬한 레이저 방사선 실험은 현재 느린 촬영 속도로 수행됩니다. 우리의 프로토콜은 이러한 목표를 자동화된 방식으로 레이저의 초점에 신속하게 배치하여 이 문제를 해결했습니다. 우리의 대상 시스템은 작은 단위로 변경 대상 매개 변수와 레이저 샷의 큰 숫자를 통합 데이터의 수집뿐만 아니라, 높은 전반적인 방사선 용량의 혜택을 응용 프로그램의 수집을 할 수 있습니다.

이 프로토콜의 시각적 데모는 웨이퍼 제작 프로세스 및 대상 정렬의 미묘함을 보여줍니다. 표적 제작 과정을 시연하는 것은 공정 엔지니어 니리트 포레키 샤메이와 노파 리브니입니다. 뒷면을 조작하려면 250 마이크로미터 두께의 100mm 직경의 고응응 실리콘 웨이퍼를 실리콘 질화물로 양쪽에 코팅된 100mm 의 크리스탈 형성에 사용하십시오.

웨이퍼를 아세톤과 이소프로판올로 청소합니다. 그런 다음 HMDS로 웨이퍼를 스핀 코팅하여 접착제 층을 형성합니다. AZ 1518 포지티브 포토레지스트로 웨이퍼를 스핀 코팅합니다.

웨이퍼를 섭씨 100도에서 1분간 굽습니다. Photolithograph 1, 000 by 1, 000 마이크로미터 제곱 개구부, 웨이퍼가 400 나노미터 UV 램프에 4~7초 주기의 웨이퍼를 노출하여 웨이퍼가 센티미터당 40줄의 전체 연도에 노출되도록 합니다. 그런 다음 AZ 726 개발자를 사용하여 실리콘 질화물과 탈수 된 물 목욕을 노출하여 공정을 중지하십시오.

반응성 이온 에셔를 사용하여 사각형의 위치에서 실리콘 진골을 제거하십시오. 웨이퍼를 NMP 욕조에 20분 동안 배치하여 잔류 저항 및 포토레지스트를 제거하고 실리콘 저티라이드 층에 마스크의 복제본을 생성합니다. 그런 다음 담수로 씻고 건조시키십시오.

웨이퍼를 섭씨 30%90도의 수산화칼륨 용액으로 가라앉히고 사각형 개구부를 통해 실리콘을 식히게 합니다. 전면을 조작하려면 이전에 설명한 절차를 세 개의 동심 링모양의 마스크로 반복합니다. 반응성 이온 에셔를 사용하여 링이 있는 실리콘 진타를 제거하고 NMP 욕조를 사용하여 저항을 제거하고 남은 것을 포토레지스트합니다.

실리콘 고리를 질산으로 가라앉히고 0.02 개의 어금니 실버 질산염과 4 개의 어금니 수소 불소의 용액으로 실리콘 고리를 거칠게합니다. 웨이퍼의 에칭 된 측면에, 접착제 티타늄, 니켈, 또는 크롬의 10 나노 미터 필름 위에 금의 수백 나노미터의 층을 스퍼터 물리적 증기 증착 기계를 사용합니다. 빔을 차단하고 높은 배율 현미경으로 첫 번째 대상을 볼 수 있습니다.

대상에 가장 가까운 거친 링에 센서에 배열하는 삼각측량계 센서를 가리키고 변위 판독값을 기록합니다. 현미경을 제자리에 두고 웨이퍼를 멀리 이동하여 빔 경로를 지웁웁습니다. 두 개의 접이식 거울과 오프축 포물선 거울을 사용하여 저전력의 빔을 현미경의 시야에 정렬합니다.

이 세 개의 거울을 조정하여 빔의 난시를 수정합니다. 결과는 거의 회절 제한 초점 지점이어야한다. 레이저 빔을 차단하고 현미경의 초점에 다시 대상을 가지고.

그런 다음 현미경과 범위 센서 판독을 사용하여 위치를 검증합니다. 소프트웨어를 사용하여 이전에 기록된 변위 값을 설정점으로 사용하여 대상의 초점 축 조작기와 변위 센서 판독 사이에 닫힌 루프 피드백을 구현합니다. 닫힌 루프 포지셔닝이 설정점에서 원하는 공차 거리에 도달하면 단일 고출력 레이저 펄스로 대상을 조사합니다.

파티클 진단에서 데이터를 기록하고 소프트웨어에 의해 초점에 가져온 다음 대상으로 프로세스를 반복합니다. 이 표적 전달 시스템은 600 나노미터 두께의 금호일의 뒷면에서 이온을 가속화하기 위해 사용되었다. 초점 축을 따라 대상 변위의 시간 계열이 여기에 표시됩니다.

값은 초점 위치 집합점을 기준으로 합니다. 녹색 점은 표적 변위가 레이저 샷을 찍은 때설정점에서 1마이크로미터의 허용 오차 값 내에 있을 때를 나타냅니다. 톰슨 포물선 이온 분광기 흔적은 600 나노미터 두께의 금호 표적의 14 연속 조사로부터 얻어졌다.

에너지 스펙트럼은 이러한 추적에서 파생되었습니다. 최대 양성자 에너지의 피크-투-피크 안정성은 이 절차에 따라 10% 이내였으며, 고체 호일 뉴런 생성으로부터이온 및 전자 가속에 대한 조사는 체계적인 방식으로 수행될 수 있다.