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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、處理器以及芯片實驗室微流系統(tǒng)的關鍵工具，其中芯片實驗室的微流系統(tǒng)建立在化學分析系統(tǒng)上，小到能夠放在手心上。目前為止，微加工依賴于掩模技術，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(tǒng)可以組裝比以前尺寸更小的 3D 復雜形貌。

未來發(fā)展趨勢

Tommaso Baldacchini 是 Newport 公司技術和應用中心（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業(yè)版 Phenom Pro 型號掃描電鏡是一個重要的工具。同大學里常見的實驗室相比，Newport 公司的 TAC 實驗室更小，但他們和學術界用戶保持著密切的合作關系。TAC 為學術界很多研究領域進行實驗、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(shù)微加工以傳統(tǒng)機械加工和光刻為主，這就是平板印刷技術。Tommaso Baldacchini 透露，光刻技術的確能生產(chǎn)十分精密的高通量結構，但是這種方法于二維空間。Baldacchini 說：這就意味著加工錯失了一整個維度。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程中存在著許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)主要來自制造微結構的技術和結構自身特性（如大小，形狀和表面積）。
激光輔助納米微加工技術(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產(chǎn)生很多影響，包括局部發(fā)熱、熔化、燒蝕、分解和光化學反應，進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，擁有一個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鍵的。有必要觀察加工結構的拓撲形貌和均勻性，進而確保“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(nèi)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(shù)下觀察燒蝕樣品

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

技術創(chuàng)新

TAC 已經(jīng)研發(fā)出一種高分辨，納米 3D 打印技術，稱作雙光子聚合。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性光學顯微鏡，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和機械特征。

他們在 TAC 開發(fā)了一種激光輔助微加工工具，稱作 Laser µFAB。這是一個可以把客戶自有的激光連接到機器上，并執(zhí)行不同類型激光微加工的整套工具。該系統(tǒng)提供的軟件可以使用戶導入一個二維圖形，并通過移動帶有固定激光器的臺子將圖形重塑。系統(tǒng)也允許用戶創(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 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。