微尺度雷射蝕刻裝置 為微型晶片電路刻制提供新思路

2020-11-22 太平洋電腦網

　　就像在太陽光下用聚光鏡聚光一樣的方式，普林斯頓大學的雷射蝕刻系統幾乎可以對所有東西的表面進行納米級的陣列圖案刻制。

　　隨著電路小型化的趨勢，許多工程師都致力於壓縮微電子晶片電路規模的工作中。微電子電路是刻在絕緣體襯底上的電路陣列，這些陣列構成了電子線路龐大電學或光學部件。目前各種形式的電路陣列蝕刻技術被廣泛地應用在工程領域，能夠將複雜的電路刻制到空白晶片的表面上。與此同時，新的設計思想也在不斷改進著這些蝕刻方式。該研究領域看上去有很大的發展前途。

　　近來，普林斯頓大學的兩位工程師提出了一種具有較強魯棒性的微晶片表面陣列蝕刻技術。這兩人是醫學工程、航空工程副教授Craig Arnold，以及他的研究生Euan Mcleod。該項技術通過兩個雷射器、一些水和一個非常小的塑料透鏡來完成整個蝕刻過程。雖然兩位發明者並沒有強調該技術一定要用塑料聚光鏡將雷射會聚到晶片表面，但指出必須用一個球形聚光器來會聚雷射。

　　其他形式的雷射蝕刻技術，例如電子束蝕刻技術，也具有非常好的蝕刻能力。和普林斯頓大學這兩位工程師的系統相比，蝕刻效果可以說是不相上下。但是，如果目標表面是不規則的話，這些蝕刻方法都需要在氧氣氛圍和無振動環境下才能完成蝕刻任務。然而，這兩位工程師的陣列蝕刻系統完全可以在普通環境下對不規則材料表面進行刻制工藝。這為工程應用提供了一種適用範圍廣的陣列蝕刻方法，可以在生物活性材料、矽質材料和其他一些無機材料上進行陣列刻制。

　　Arnold和McLeod的系統應用了兩個雷射器來戰勝該難題。首先，將第一個大功率雷射器直射到位置固定而且和待蝕刻表面平行的聚光鏡上；然後，在保持聚焦鏡和蝕刻表面距離不變的情況下，上下移動聚光鏡來追蹤待蝕刻物的不規則表面。最後，利用第二個雷射器（蝕刻雷射器）在待蝕刻物表面燒出蝕刻紋路。

　　在一次測試中，兩個雷射器以這種方式在一個不規則平面上刻出了普林斯頓大學的校徽圖案。實驗結果表明：刻出的圖案清晰，而且蝕刻紋路寬度小於100納米。還需要提到的是，該蝕刻系統完全由電腦控制，可以達到非常高的精度。

　　除了進行微尺度蝕刻，這個系統還可以用於在物體表面鍍上其他物質，為構築三維立體結構提供了新思路。其應用範圍之廣，足以應用於製造波導光學電路和納米機電設備等方面。

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