рус eng
  

Экспериментальная станция "LIGA"


Главная / Исследовательская инфраструктура и ресурсы / Центры коллективного пользования / Сибирский Центр Синхротронного и Терагерцового Излучения / Основные направления деятельности / Оборудование / Станции синхротронного и терагерцового излучения / Экспериментальная станция "LIGA"

Экспериментальная станция "LIGA"

Экспериментальная станция "LIGA"

(канал 0а, ответственный за станцию к.т.н., с.н.с. Б.Г.Гольденберг, тел. 329-4697)

1. НАЗНАЧЕНИЕ СТАНЦИИ.

а) рентгеновская литография в толстых резистивных слоях для изготовления микроструктур в т.ч. рентгеношаблонов;
б) экспонирование интенсивным пучком СИ образцов большой площади для методических исследований модификации веществ облучением.

2. ОБЩИЙ ВИД И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТАНЦИИ.


Рис. 1. Внешний вид и внутреннее оснащение экспериментального объема станции. 1 - входное бериллиевое окно; 2 - рентгеношаблон; 3 - степер для XYZ- перемещения рентгеношаблона; 4 - столик крепления образца; 5 - степер для XY-перемещения и вращения образца; 6 - видеокамера для совмещения по рентгеновскому изображению.

3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

  • Источник излучения: ВЭПП-3, вигглер с магнитным полем 2Тл при энергии электронов 2ГэВ;
  • Критическая длина волны: 2.33 А;
  • Установленные в канале фольги для разделения вакуума: Be (100+100+300) мкм;
  • Сменные фольги для спектральной коррекции потока СИ (опционально): полиимид, алюминий;
  • Максимальный размер пучка на входе в станцию (верт. х горизонт.): 12мм х 72мм;
  • Оценочная мощность пучка в медианой плоскости на входе в камеру экспонирования с учетом фольги Ве (500 мкм): 3.1 Вт/кв.см;
  • Режимы экспонирования:
    теневое экспонирование: через рентгеношаблон со сканированием, максимальное поле до 100мм х 72 мм, микропучковый рентгенолитограф,
    прямое рисование микропучком СИ для формирования микроструктур в резисте SU-8: Характеристики объектов исследования, полимерные резисты и другие твердые рентгеночувствительные вещества;
  • Газовая среда в камере экспонирования:форвакуум, гелий (~0.2 Атм).

4. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТАНЦИИ

тип назначение кол-во
ЭВМ автоматизация экспонирования 1
  контроль дозы осуществляется по измерению тока в накопителе и контролю времени облучения
видеосистема регистрация рентгеновского изображения на кристалле люминофора для юстировки объектов в пучке СИ. 1
Прецизионные механизмы перемещения рентгеношаблонов и подложек
тип модель диапазон перемещения точность перемещения назначение кол-во
линейная подвижка M-ILS100ccha 100 мм 0.1 мкм перемещение образца 2
круговая подвижка RV80PE-F 360 град 0,001 град вращение образца 1
линейная XYZ подвижка M-VP-25XA-XYZL 25 мм 0.1 мкм перемещение рентгено-шаблона 1
контроллер ESP300-1111N2 - - управление подвижками 2

5. РЕЖИМЫ ЭКСПОНИРОВАНИЯ.

В соответствии с решаемыми задачами реализуется два основных режима экспонирования, кроме того, возможны вариации.

Режим теневого экспонирования образцов большой площади широким пучком СИ через готовый рентгеношаблон. Для этого подложка с резистом и шаблон сканируются поперек пучка СИ в вертикальном направлении с большой скоростью.


Рис. 2. Принципиальная схема станции, на вставках спектральное распределение мощности СИ, падающей на образец и спектральное распределение поглощенной в слое ПММА мощности СИ.

Режим "микропучковый рентгенолитограф (МПРЛ)" – рисование в толстом слое резиста SU-8 топологии структуры (например, рентгеношаблона), для этого подложка с резистом перемещается на XY-микроподвижке (минимальный шаг 0.1мкм) под микропучком СИ.

Значительно расширить возможности МПРЛ и сократить время формирования микроструктур удалось благодаря реализации возможности изменять размер микропучка, в процессе рисования структуры. Для этого в устройство МПРЛ добавлен независимый координатный прецизионный столик для перемещения в плоскости параллельной облучаемой подложки шаблона с набором рентгеновских диафрагм. В процессе рентгенолитографии выбранная диафрагма совмещается с предварительной диафрагмой диаметром 500 мкм, фиксировано установленной на входе пучка в камеру, формируя таким образом микропучок для рисования структуры. Управление сменой диафрагм и перемещением подложки с резистом осуществляется автоматически. Возможно построение топологий совмещающих элементы различного размера за минимальное время, в результате оптимизации выбора необходимого для каждого элемента размера микропучка СИ.

6. НАИБОЛЕЕ ЯРКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

С использованием МПРЛ реализована возможность формирования микроструктур, состоящих из ломаных прямых линий, а также дуг окружностей непосредственно в слое негативного резиста SU-8 толщиной до нескольких сотен микрометров. Полученные микроструктуры из резиста SU-8 на проводящей (стеклоуглеродной подложке) используются как маски для электрохимического осаждения золотого покрытия толщиной 25-50 мкм, обеспечивающего рентгеноконтраст в «жестком» спектральном диапазоне СИ 1-10 Aнгстрем. Таким образом, в СЦСТИ, в настоящее время, изготовляются рентгеношаблоны для LIGA.


Микрофлюидный модуль, изготовленный из ПММА (листовое оргстекло марки ТОСП) методом глубокой рентгенолитографии с использованием шаблона, созданного с использованием МПРЛ после осаждения на заготовку 30 мкм слоя золота, глубина каналов в ПММА 50 мкм.


Высокоаспектные микроламели, изготовленные на МПРЛ прямым рисованием рентгеновским микропучком в толстом слое резиста SU-8, минимальная ширина ламелей 23 мкм, высота структуры 330 мкм.


Изготовленная с помощью МПРЛ микрорешетка из резиста SU-8 на стеклоуглеродной подложке с гальванически осажденным золотым покрытием толщиной около 50 мкм. Период структуры 130 мкм, ширина линий 65 мкм, общее поле решетки 1х1 кв.см.


Фрагмент изготовленной с помощью МПРЛ из резиста SU-8 микрорешетки на стеклоуглеродной подложке. Период структуры 30 мкм, высота 60 мкм.

7. УЧАСТВУЮЩИЕ В РАБОТАХ ОРГАНИЗАЦИИ

  • Институт ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН, Новосибирск
  • Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск
  • Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск
  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск
  • Институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СОРАН, Новосибирск

Просмотров: 1356
Сохранено: 25.06.2014



Станции синхротронного и терагерцового излучения



Пожалуйста подождите...
Операция успешно завершена.

ОШИБКА!