微加工能制造出微米尺寸的結構特征，是制造新一代半導體、處理器以及芯片實(shí)驗室微流系統的關(guān)鍵工具，其中芯片實(shí)驗室的微流系統建立在化學(xué)分析系統上，小到能夠放在手心上。目前為止，微加工依賴(lài)于掩模技術(shù)，例如光刻，使得可生產(chǎn)結構的多樣性受到了限制。然而，研究的微米尺寸的 3D 打印系統可以組裝比以前尺寸更小的 3D 復雜形貌。

未來(lái)發(fā)展趨勢

Tommaso Baldacchini 是 Newport 公司技術(shù)和應用中心（TAC）的一名微加工研究人員。在他研究激光輔助納米微加工的工作中，飛納臺式掃描高分辨率專(zhuān)業(yè)版 Phenom Pro 型號掃描電鏡是一個(gè)重要的工具。同大學(xué)里常見(jiàn)的實(shí)驗室相比，Newport 公司的 TAC 實(shí)驗室更小，但他們和學(xué)術(shù)界用戶(hù)保持著(zhù)密切的合作關(guān)系。TAC 為學(xué)術(shù)界很多研究領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)驗、并加工微型裝置與器件。

目前微加工發(fā)展狀況

目前，大多數微加工以傳統機械加工和光刻為主，這就是平板印刷技術(shù)。Tommaso Baldacchini 透露，光刻技術(shù)的確能生產(chǎn)十分精密的高通量結構，但是這種方法于二維空間。Baldacchini 說(shuō)：這就意味著(zhù)加工錯失了一整個(gè)維度。其他的局限性還包括：

·加工這些結構的儀器費用高

·常常需要干凈的工作空間

·基板和材料種類(lèi)于硅和半導體

Baldacchini 提到：十分有必要去打破這些限制性的障礙，來(lái)發(fā)明一些新的微納加工裝置。

打破納米微加工的障礙

在加工納米微結構的過(guò)程中存在著(zhù)許多挑戰。這些挑戰主要來(lái)自制造微結構的技術(shù)和結構自身特性（如大小，形狀和表面積）。
激光輔助納米微加工技術(shù)(Journal of Laser Applications 24, 042007 (2012))為建立納米和微米尺寸結構提供了一整套*方案。激光照射到樣品表面會(huì )產(chǎn)生很多影響，包括局部發(fā)熱、熔化、燒蝕、分解和光化學(xué)反應，進(jìn)而可以獲得一些例如石墨烯、碳納米管、甚至聚合物和陶瓷材料形成的多種復雜納米結構。

表征

當表征微結構時(shí)，擁有一個(gè)能在納米精度下準確測量加工微結構尺寸的工具是十分關(guān)鍵的。有必要觀(guān)察加工結構的拓撲形貌和均勻性，進(jìn)而確保“構建”質(zhì)量達到設計要求。能夠表征新材料表面成分甚至是內部成分同樣重要。

飛納臺式掃描電鏡在放大 2150 倍（左）和 8300 倍（右）數下觀(guān)察燒蝕樣品

掃描電鏡（SEM）是這類(lèi)工作的理想工具，能夠聚焦到納米級、觀(guān)察小尺寸和納米樣品特征。Baldacchini 說(shuō)：一臺掃描電鏡是表征樣品寶貴的工具。當樣品燒蝕時(shí)，我們能觀(guān)察其表面的變化，或者我們可以觀(guān)察含添加劑樣品的拓撲結構。

技術(shù)創(chuàng )新

TAC 已經(jīng)研發(fā)出一種高分辨，納米 3D 打印技術(shù)，稱(chēng)作雙光子聚合。使用雙光子聚合能夠制造精細的三維聚合物結構，這一幾十微米大的結構往往具有納米尺度特征。掃描電鏡 SEM 在表征結構特征方面經(jīng)常使用，可作為檢驗已生產(chǎn)納米結構的一種方法。除此之外，Baldacchini 的研究還應用了非線(xiàn)性光學(xué)顯微鏡，例如用相干反斯托克斯-拉曼散射顯微鏡研究雙光子聚合生成微米結構的化學(xué)和機械特征。

他們在 TAC 開(kāi)發(fā)了一種激光輔助微加工工具，稱(chēng)作 Laser µFAB。這是一個(gè)可以把客戶(hù)自有的激光連接到機器上，并執行不同類(lèi)型激光微加工的整套工具。該系統提供的軟件可以使用戶(hù)導入一個(gè)二維圖形，并通過(guò)移動(dòng)帶有固定激光器的臺子將圖形重塑。系統也允許用戶(hù)創(chuàng )建他們想要生產(chǎn)的任何三維結構。

利用 SEM 表征

因此，通過(guò) Newport 公司的 Baldacchini 例子，表明一臺掃描電鏡是表征產(chǎn)品和驗視納米微結構的重要工具。如果你想了解更多關(guān)于 TAC 利用掃描電鏡 SEM 驗視納米微結構，請 info@phenom-china.com 免費獲取該案例研究。