摘要 电活性聚合物的驱动和传感应该是柔性 MEMS 的一个机会,但它们的微加工和集成仍不成熟。人们仍期待一些创新材料和微加工工艺。本文首次全面阐述了聚合物微传感器 (MT),包括集成和操作。制造工艺依赖于市售的聚(3,4-乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)导电墨水,涂在柔性 SU-8 光刻胶微芯片上。演示了由不同形状的可单独寻址 MT 组成的复杂柔性单片单元的批量制造。所得聚合物 MT 在露天表现出非常有前途的弯曲驱动和应变传感特性。值得注意的是,与用激光切割制造的材料相比,微加工工艺对性能没有影响。这项工作为柔性 MEMS 的开发铺平了道路,用于软微机器人、医疗和空间应用中的微流体。
1.引言在摩尔定律的驱动下,半个多世纪以来半导体产业一直致力于缩小特征尺寸。最近,13.5 纳米极紫外光刻 (EUVL) 技术已经应用于 5 纳米节点 HVM。由于目前 0.33 NA 的限制,EUVL 无法分辨小于 13 纳米线/线距的特征。与 EUVL 相比,定向自组装 (DSA) 表现出高达 5 纳米 L/S 的极精细分辨率,被视为亚 10 纳米甚至亚 5 纳米特征尺寸的潜在图案化技术[1-9]。最近,含金属 EUV 光刻胶已被开发用于提高超薄 EUV 光刻胶膜的抗蚀刻性[10,11]。最近,我们的研究小组报道了一系列具有氟化嵌段的 BCP,经过中等温度下 1 分钟的热退火后迅速形成亚 5 纳米域[12,13]。我们假设氟化侧链对超精细分辨率和图案化速度起着关键作用。然而,由于薄膜超薄,抗蚀刻性是 5 纳米以下 DSA 材料的主要问题。
PHYS 421 - 纳米加工的材料安全和设备概述 - NMT 311 本课程概述了基本的纳米加工加工设备和材料处理程序,重点关注安全、环境和健康问题。涵盖的主题包括:洁净室操作、环境、安全和健康问题、真空泵系统操作、环境安全和健康问题(涵盖直接驱动机械、罗茨鼓风机、涡轮分子和干式机械系统);热处理设备操作、安全、环境和健康问题(涵盖水平、垂直、快速热退火工具);化学气相沉积系统操作、安全、环境和健康问题(涵盖气体输送、腐蚀性和易燃气体储存和管道、调节器和质量流量控制器);真空沉积/蚀刻系统操作、安全、环境和健康问题(涵盖微波和射频电源和调谐器、加热和冷却装置、真空计、阀门和过程控制器)。具体的材料处理问题包括使用去离子水、溶剂、清洁剂、有机材料、离子实施源、扩散源、光刻胶、显影剂、金属电介质和有毒、易燃、腐蚀性和高纯度气体以及包装材料引起的问题。
制造微机电系统 (MEMS) 的两种主要方法是体微加工技术和表面微加工技术。在体微加工的情况下,可移动结构的制造是通过选择性蚀刻掉结构层下面的处理基板来完成的,而在表面微加工中,一系列薄膜沉积和对堆栈中特定层(称为牺牲层)的选择性蚀刻产生最终所需的悬浮微结构。这两种 MEMS 制造方法的关键步骤是控制释放区域,从而精确定义柔顺机械结构锚 [1],如图 1 a 和 b 所示,显示了锚的底蚀。湿法或干法蚀刻工艺都可以去除牺牲层,使用前一种方法会遇到粘滞,而后一种方法会引入污染或残留物 [2]。选择牺牲层时需要考虑的重要设计因素包括:(i) 沉积膜的均匀性和厚度控制、(ii) 沉积的难易程度、(iii) 蚀刻和沉积速率、(iv) 沉积温度以及 (v) 蚀刻选择性。光刻胶由于易于蚀刻(使用氧等离子体或有机溶剂)且不会损害大多数结构材料而被用作牺牲层 [3–6]。然而,该工艺仅限于低温
本研究研究了脉冲CF 3 I/C 4 F 8 /Ar/O 2 电感耦合等离子体用于低k刻蚀,研究了C 4 F 8 /Ar/O 2 中添加CF 3 I对等离子体特性和低k材料刻蚀特性的影响。随着混合气体中CF 3 I/(CF 3 I + C 4 F 8 )比例的增加,等离子体中CF 3 自由基增多,CF 2 自由基减少,其中CF 3 自由基和CF 2 自由基分别与刻蚀和聚合有关。因此,SiCOH的刻蚀速率随CF 3 I比例的增加而增大。然而,当CF 3 I比例为0.5时,等离子体中的CF 2 /F通量比和聚合物层上的C/F比最高,因此对非晶碳层和光刻胶的刻蚀选择性在比例为0.5时最高。 SiCOH 损伤随 CF 3 I 比率的增加而减小,并且 SiCOH 损伤似乎非常低,特别是当 CF 3 I 比率≥0.5 时,Si–CH 3 键损失低、F 渗透低、表面粗糙度低。因此,与仅使用 C 4 F 8 /Ar/O 2 气体混合物相比,将 50% CF 3 I 混入 C 4 F 8 /Ar/O 2 气体混合物中不仅可以产生相对于掩模材料的高蚀刻选择性,而且还可能减少蚀刻损伤。
鉴于这些挑战,量子点彩色滤光片 (QDCF) 已被提出作为实现全彩微型 LED 显示器的替代方法 [2, 13, 17]。在该技术中,含量子点 (QD) 的材料(例如量子点光刻胶 (QDPR) 或量子点墨水)通过光刻或喷墨打印图案化为像素化阵列。然后,将该 QDCF 顶部玻璃以像素到像素的精度安装在全蓝色微型 LED 背板上。红色和绿色子像素中的红色 QD (R-QD) 和绿色 QD (G-QD) 会分别将蓝色微型 LED 发出的蓝光转换为红光和绿光,实现全彩显示。这样,只需要单色蓝色微型 LED 背板,这大大简化了传质过程,也减轻了温度引起的色移。在本文中,我们介绍了对 QDCF 微型 LED 技术的研究。我们使用光刻技术在 QDCF 顶部玻璃上图案化红色和绿色 QDPR。然后,将该顶部玻璃与蓝色微型 LED 背板精确粘合。测量所得器件的光学性能。此外,我们讨论了蓝光发射角度对 QDPR 厚度的适当选择以及优化精密粘合工艺以消除串扰的影响。结果,我们实现了具有良好显示性能的 1.11 英寸 228 ppi 全彩 QDCF 微型 LED 原型。讨论可能促进 QDCF 技术在微型 LED 显示器中的应用。
质子束直写 (PBW) 是由新加坡国立大学离子束应用中心 (CIBA-NUS) 开发的一种直写光刻技术,该技术利用聚焦质子来制造三维纳米结构 [1 – 3] 。与电子束光刻 (EBL) 相比,PBW 的优势在于质子比电子重 ~1800 倍,这使得质子传递给二次电子的能量更少,可以更直地穿透材料,并在光刻胶中沿其路径沉积恒定的能量 [4] 。凭借这些独特的特性,PBW 可以制造没有邻近效应且具有光滑侧壁的纳米结构 [3,5] 。目前,PBW 在光斑尺寸和吞吐量方面的性能受到 PBW 系统中射频 (RF) 离子源亮度较低 (~20 A/(m 2 srV)) 的限制 [6,7] 。因此高亮度离子源是进一步提升PBW系统性能的关键。降低的亮度是体现光束质量的重要参数,如束流密度、束流角度扩展和束流能量扩展[8,9]。减小虚拟源尺寸是获得高亮度离子源的一种实用方法[10]。高亮度离子源,如液态金属离子源 (LMIS) 和气体场电离源 (GFIS),具有较小的虚拟源尺寸。LMIS 是应用最广泛的高亮度离子源,其尖端顶部有一个液态金属储存器[11-13]。强电场用于将液态金属拉到尖锐的电喷雾锥,称为泰勒锥[14]。
图 S1. 皮升级孵化器阵列的制作方案。孵化器图案由 2D CAD 软件(DraftSight,法国 Dassault Systèmes SE)设计。孵化器的设计直径为 30 µm。首先将光刻胶(ZPN 1150-90,日本 Zeon 公司)以 2500 rpm 的转速旋涂在玻璃基板上 30 秒。然后,使用标准光刻工艺对光刻胶膜进行图案化。光刻胶膜的图案化残留物(高度约为 10 µm 的微柱)被用作孵化器阵列的模板。接下来,采用旋涂技术(旋转速度:4000 rpm)将氟惰性溶剂(CT-solv.180,AGC Inc.,日本)中的非晶态氟聚合物(Cytop CTX-809SP2,AGC Inc.,日本)沉积在模板上。之后,在涂有氟聚合物的基板上沉积 PDMS 薄膜。薄膜结构有助于抑制基板因内部应力而表现出的自弯曲现象。这意味着通过采用薄膜结构可以保持 PDMS 培养箱阵列和玻璃皿之间的界面粘附力。在这方面,我们采用旋涂沉积工艺来制备基于 PDMS 的培养箱阵列。将含有固化剂的 PDMS(Sylgard 184,陶氏化学公司,美国)的低聚物溶液旋涂在模板上并固化。 PDMS 膜的最终厚度约为 20 µm。然后,将完成的 PDMS 膜从模板上剥离。使用 LEXT OLS4100 激光扫描显微镜(日本奥林巴斯)确认 PDMS 膜的图案。
极紫外光刻 (EUVL) 是一种集成电路 (IC) 制造技术 [1]。该技术使用波长为 13.5 nm 的 EUV 光将光掩模 (也称为掩膜版) 上的图案转移到晶圆上的感光光刻胶上 [2]。鉴于 IC 特征尺寸 < 20 nm,> 20 nm 掩膜版表面上的任何颗粒都会导致印刷图案缺陷 [3]。因此,控制这些纳米颗粒的释放和传输对于 EUVL 至关重要 [4]。EUVL 过程 [5] 在低压氢气环境中进行,以防止镜子氧化和碳生长。EUV 辐射的吸收会导致 EUV 诱导氢等离子体的形成。它由两部分组成:快光电子(E∼70eV)和体等离子体(ne∼108cm−3,Te∼0.5eV)。快电子和等离子体都会给它们能够到达的表面充电。有多项实验[6–8]报道,具有相似参数的等离子体和电子束可以从表面掀起灰尘颗粒。1992年,Sheridan等人[6]观察了介电灰尘从一个被氧化层覆盖的铝球上脱落,该铝球同时暴露在等离子体和电子束中。根据报道的假设(后来得到扩展[9]),粒子被等离子体带电,并被等离子体鞘层的电场掀起。2006年,Flanagan和Goree[7]对一个被风化层覆盖的玻璃球重复了Sheridan的实验,得到了同样的灰尘脱落现象。王等人 [8] 研究了在等离子体、电子束、它们的组合和紫外线辐射的影响下,风化层颗粒堆的浮起。根据已开发的“贴片电荷模型”,电子渗透到颗粒之间的空腔中,借助二次电子发射给隐藏的表面充电,然后
人工智能将影响我们生活的各个方面。它在半导体制造中也发挥着越来越重要的作用。今年 5 月,在比利时安特卫普举行的由 imec 主办的 ITF World 大会上,NVIDIA 总裁、首席执行官兼董事会成员黄仁勋介绍了 NVIDIA 如何与台积电、ASML、应用材料 (AMAT)、D2S、IMS Nano Fabri- cation 和新思科技等公司合作,将人工智能引入芯片制造。黄仁勋表示:“第一波人工智能专注于计算机视觉和语音识别,已经实现了超越人类的能力,并在机器人、自动驾驶汽车和制造业开辟了数万亿美元的商机。先进的芯片制造需要一千多个步骤,要生产出生物分子大小的特征。要制造具有数千万亿个特征的芯片,每个步骤都必须近乎完美才能产生任何输出。每个阶段都会执行复杂的计算科学,以计算要图案化的特征并进行缺陷检测以进行在线工艺控制。芯片制造是 NVIDIA 加速计算和 AI 的理想应用。”黄仁勋表示,D2S 和 IMS Nano Fabrication 使用电子束构建掩模写入器,以在掩模上创建光刻胶图案。“Nvidia GPU 进行图案渲染和掩模工艺校正,”他说。台积电和 KLA 使用 EUV 和 DUV 照明进行掩模检查。“NVIDIA GPU 处理经典物理建模,