021-44174341
info@raymontech.com

کلینروم های نانو تکنولوژی

کلینروم های نانو تکنولوژی

کلینروم های نانو تکنولوژی

جزئیات

کلینروم های صنایع نانو تکنولوژی نیز مانند نظامی و هسته ای به مراتب حساس تر و بسیار دقیق تر از کلینروم های حوزه های داروسازی می باشند و همچنین ریسک بالاتری نسبت به کلینروم های عادی خواهند داشت. در صنایع نانو تکنولوژی نیز مانند صنایع نظامی استانداردهای به مراتب سخت گیرانه تری اعمال می شود .

24 اسفند 1400
مقدمه: 

کلینروم های صنایع نانو تکنولوژی نیز مانند نظامی و هسته ای به مراتب حساس تر و بسیار دقیق تر از کلینروم های حوزه های داروسازی می باشند و همچنین ریسک بالاتری نسبت به کلینروم های عادی خواهند داشت. در صنایع نانو تکنولوژی نیز مانند صنایع نظامی استانداردهای به مراتب سخت گیرانه تری اعمال می شود . 

فرآیند های محصولات و کلینروم های صنعت نانو تکنولوژی: 

در این کلینروم ها نوع فرآیند با آن چه که در صنایع داروسازی و بیوتکنولوژی اتفاق می افتد بسیار متفاوت است . 

تعریف آلودگی در کلینروم های صنایع نانو تکنولوژی، نظامی و هسته ای: 

در کلینروم های صنایع نانو و نظامی و هسته ای آلودگی دیگر میکروارگانیسم و یا باکتری و یا ویروس نیست . میزان گرد و غبار ، اتصال کوتاه و حتی نور نیز به همراه یک سری المانهای دیگر در این نوع کلینروم ها آلودگی به حساب می آیند . 

ماشین آلات و تجهیزات صنایع نانو تکنولوژی: 

فرآیند لیتو گرافی :  

از آنجا که بسیاری از مشخصه‌های فیزیکی و شیمیایی نانوساختارها به شدت به سطح آنها وابسته است، امروزه اصلاح سطح در ابعاد میکرو و نانومتری توجه بسیار زیادی را جلب نموده است. از این رو مهندسی سطح در دهه اخیر نقش مهمی در ساخت میکرو و نانوسیستم‌ها داشته است. به علاوه، با توسعه تکنولوژی، فناوری‌های میکروالکترونیک و ریزساخت (Microfabrication) وظیفه داشتند تا اجزای دستگاه‌ها را تا حد امکان کوچک کنند. بنابراین، دانشمندان برای یافتن روش‌های نوین لیتوگرافی تلاش کردند.
از روش‌های اصلاح سطح میتوان به ایجاد پوشش‌های با کیفیت به کمک تکنیک‌های لایه نشانی و همچنین روش‌های لیتوگرافی نوری و الکترونی اشاره کرد. تکنولوژی ساخت میکروسیستم‌ها در طیف گسترده‌ای از صنایع مانند پزشکی، مکانیک، اپتیک، دینامیک سیالات، میکروالکترونیک و بسیاری دیگر مورد استفاده قرار گرفته است.
از سوی دیگر، روش ساخت  top-down یا بالا-پایین (که شامل ایجاد ساختارهای نانومتری از واحدهای بزرگتر می‌شوند) برای ساخت میکروسیستم‌ها از دو مرحله اصلی استفاده می‌کند:

ایجاد لایه نازک: 
ایجاد طرح مورد نظر از طریق لیتوگرافی نوری: 
پوشش‌های متنوع از انواع مواد آلی یا معدنی در ضخامت‌های نانومتر تا سانتی‌متر را میتوان با استفاده از روش‌های بالا-پایین شامل رسوب‌دهی فیزیکی بخار (PVD) مانند لایه نشانی به روش اسپاترینگ و تبخیر حرارتی و لایه نشانی یا روش رسوب‌دهی شیمیایی بخار (CVD) ایجاد کرد.این لایه‌ها معمولا از لایه‌های نازک فلزی، سیلیکونی، دی اکسید سیلیکون و غیره تشکیل شده‌اند و بر اساس نوع الگودهی هر لایه به ماسک متفاوتی برای لیتوگرافی نیاز است. بنابراین ممکن است فرایند لایه نشانی و پروسه لیتوگرافی چندین بار در طول ساخت یک میکروسیستم تکرار شود.

لایه نشانی به روش رسوب‌دهی فیزیکی بخار (PVD): رسوب‌دهی فیزیکی بخار (PVD)، به تکنیکی گفته می‌شود که طی آن ماده مورد نظر در شرایط خلاء، تبخیر می‌شود و روی زیرلایه در ضخامت اتمی نشانده می‌شود. این روش برای تهیه لایه‌های نازک و پوشش‌دهی سطحی، استفاده می‌شود.

فرآیند PVD را میتوان با توجه به مراحل زیر توصیف کرد:

در ابتدا ماده‌ای که قرار است روی سطح لایه نشانی شود، از طریق سیستم‌های لایه نشانی، تبخیر می‌شود
سپس، این بخار از منبع تبخیر به سطح مورد نظر (محل کم فشارتر) منتقل می‌شود
پس از آن، بخار بر روی سطح نشسته و فرآیند چگالش اتفاق می‌افتد تا یک لایه نازک تهیه شود
لیتوگرافی یا Lithography
لیتوگرافی به ایجاد الگوی مشخص بر روی سطح با استفاده از ماسک‌های نوری گفته می‌شود. این فرآیند برای اولین بار توسط Alois Senefelder در سال ۱۷۹۶ اختراع شد. در اینجا به لیتوگرافی نوری یا فوتولیتوگرافی، که رایج‌ترین نوع لیتوگرافی یا Lithography است، پرداخته شده است.

فرایند فوتولیتوگرافی: 

فوتولیتوگرافی، ساده‌ترین روش برای ایجاد الگو‌های منظم در ابعاد نانومتری یا میکرومتری بر روی سطح یک فیلم نازک یا بالک است. در این روش میتوان طرح ماسک نوری را با استفاده از موادی به اسم فتورزیست که پلیمر‌های حساس به نور هستند، بر روی لایه حک کرد.

لیتوگرافی نوری شامل سه اصل است:

پوشش سطح با پلیمر حساس به نور (فتورزیست): 
تابش الکترومغناطیسی به لایه فتورزیستی که با ماسک نوری پوشانده شده است و درنهایت تشکیل الگوی مورد نظر روی سطح (فتورزیست بسته به مثبت یا منفی بودن ممکن است در اثرتابش نور دچار تغییرات ساختاری شده که با محلول مناسب پاک می‌شود)

کاربرد‌های فوتولیتوگرافی: 

از روش فوتولیتوگرافی برای ایجاد الگو در ساخت قطعات الکترونیکی میتوان استفاده کرد که دانشمندان هر روزه در آزمایشگاه‌ها از آن استفاده می‌کنند. مزیت اصلی این تکنیک، تولید ساختار‌های طرح‌دار در سایز میکرو و نانومتری با هندسه قابل کنترل است. به علاوه، سطوح ساخته شده با این روش را میتوان در زمینه‌های مختلفی مانند بیولوژیک، میکروسیالات، دستگاه‌های آزمایشگاهی، ساخت تراشه‌ها، در صنعت برای ساخت MEMS/NEMS، ریزساختار‌های سه بعدی و نانوفوتونیک‌‌ها استفاده کرد.به طور کلی از تکنیک‌های PVD، برای لایه نشانی فیلم‌هایی با ضخامت‌های مختلف از نانومتر تا سانتی‌متر استفاده می‌شود. همچنین، این تکنیک میتواند برای تشکیل ساختارهای چند لایه با مواد متفاوت استفاده شود. شرکت پوشش‌های نانوساختار، به‌ عنوان طراح و تولید سیستم‌های لایه نشانی در خلاء، دستگاه‌های لایه نشانی DST3 ،DST3-T و DTT را برای آماده‌سازی این طیف از لایه‌های نازک توصیه می‌کند. در نتیجه، لایه نازک مقرون ‌به ‌صرفه و با کیفیت، برای فرآیند لیتوگرافی ایجاد می‌شود.

فرآیند اسپاترینگ :  

مگنترون اسپاترینگ پالسی :
مگنترون اسپاترینگ پالسی یک روش لایه نشانی بخار فیزیکی است که برای تولید لایه‌های نازک از مواد مختلف رسانا یا نارسانا به کار می‌رود. این روش به خصوص در اسپاترینگ یونی واکنشی که ریسک بالایی برای وقوع آسیب تخلیه قوس الکتریکی (Arc Discharge) دارد، مورد توجه است. تخلیه قوس الکتریکی، در اثر تجمع بار روی سطح هدف ایجاد می‌شود و باعث کنده شدن غیر یکنواخت اتم‌ها از ماده هدف، ایجاد قطرات بزرگ و لایه‌نشانی ناصاف و غیریکنواخت شده و کیفیت لایه را از بین می‌برد.
در بسیاری از موارد، غیریکنواخت بودن لایه نازک نشانده شده، به منزله عدم کارایی آن است. علاوه بر موارد ذکر شده، جرقه‌ها (Arc) می‌توانند موجب آسیب رساندن به منبع تغذیه شوند.

اسپاترینگ (کندوپاش): اسپاترینگ به عنوان روشی ساده و قابل اعتماد، امروزه یکی از رایج‌ترین روش‌های لایه‌نشانی در عرصه لایه‌های نازک است. در یک فرآیند اسپاترینگ نوعی، یون‌های شتاب گرفته در میدان الکتریکی با برخورد با ماده هدف (تارگت)، اتم‌های آن را به بیرون پرتاب می‌کنند. ذرات ساطع شده با انرژی جنبشی خود به سمت زیرلایه حرکت می‌کنند و با نشستن روی آن لایه نازک را تشکیل می‌دهند.

اسپاترینگ جریان مستقیم (DC): اسپاترینگ جریان مستقیم، اولین و ساده‌ترین روش اسپاترینگ توسعه یافته است. در این روش با اعمال یک ولتاژ (DC) به هدف، الکترون‌های آن کنده شده و سطح هدف دارای بار مثبت می‌شود. این الکترون‌ها با گاز نجیب داخل محفظه (اغلب آرگون) برخورد و آن را یونیزه می‌کنند. یون‌های آرگون با سطح تارگت برخورد کرده و ذرات هدف را به بیرون پرتاب می‌کنند. این ذرات جدا شده روی زیرلایه ساکن شده و لایه نازکی تشکیل می‌دهند.
اسپاترینگ DC، معمولا برای لایه نشانی فلزات خالص مثل آهن، مس و نیکل با نرخ لایه نشانی بالا به کار می‌رود. با وجود اینکه اسپاترینگ DC فلزات به سادگی قابل کنترل است و هزینه پایینی برای تولید لایه‌های با مساحت زیاد دارد، این روش برای ایجاد لایه‌های غیرفلزی (نیم‌رسانا یا دی‌الکتریک) مناسب نیست.
چنانچه ولتاژ DC به هدف دی‌الکتریک اعمال شود، تجمع بار روی سطح هدف، دما را بالا می‌برد و در کوتاه مدت منجر به قطع جریان و جرقه می‌شود. برای پوشش مواد دی الکتریک با روش اسپاترینگ، روش اسپاترینگ RF به وجود آمد.

اسپاترینگ فرکانس رادیویی (RF): به منظور جلوگیری از مشکلات مطرح شده برای اسپاترینگ مواد دی‌الکتریک یا نیمه رسانا، منابع تغذیه RF پیشنهاد شدند. در این منابع توان با فرکانس ۱۳.۵۶ مگاهرتز به ماده هدف اعمال می‌شود. البته به منظور انتقال حداکثر توان باید از جعبه تطبیق امپدانسی (Matching Box) استفاده شود.در این مکانیزم، ماده هدف و نگهدارنده زیرلایه به عنوان دو الکترود عمل می‌کنند. با اعمال توان، الکترون‌ها با فرکانس اعمالی بین این دو الکترود به نوسان درمی‌آیند. از آنجا که تحرک پذیری (Mobility) یون‌ها کمتر از الکترون‌ها است، یون‌ها بین دو الکترود باقی می‌مانند. در نیم سیکل مثبت، ماده هدف به عنوان آند عمل کرده و الکترون‌ها را به سمت خود جذب می‌کند اما به علت تحرک‌پذیری کم یون‌ها، الکترود منفی بار مثبت زیادی جذب نمی‌کند و این روند برای نیم سیکل منفی نیز صادق است.در نتیجه هر دو الکترود نسبت به پلاسما دارای بار منفی می‌شوند. این بایاس منفی موجب می‌شود ماده هدف در نیم سیکل مثبت الکترون جذب نکند و فقط در نیم سیکل منفی تمایل به جذب یون‌های مثبت نشان دهد تا بارهای منفی روی سطح خنثی شوند. در این مرحله شرایط مانند وقتی است که ولتاژ DC منفی به ماده هدف اعمال شده است. در صورت متقارن بودن الکترودها فرآیند کاملا به صورت متقارن صورت خواهد پذیرفت و هیچ یک از دو الکترود نسبت به یکدیگر دارای بایاس منفی نخواهند بود.به منظور کنده شدن اتم‌ها از سطح ماده هدف و نشانده شدن آنها روی زیرلایه، باید ماده هدف مقصد یون‌های مثبت باشد و ازین جهت ابعاد الکترودها (ماده هدف و زیرلایه) متفاوت در نظر گرفته می‌‌شود. علاوه بر امکان لایه‌نشانی دی‌الکتریک‌ها در کنار فلزات، فشار پایین‌تر محفظه و ولتاژ کاری کمتر از مزایای اسپاترینگ RF نسبت به اسپاترینگ DC به حساب می‌آید.  از آنجا که در این روش توان بین دو الکترود تقسیم می‌شود، توان موثر در سطح ماده هدف ۵۰ درصد توان اعمالی در اسپاترینگ به روش DC است.در نتیجه نرخ اسپاترینگ RF کمتر از اسپاترینگ DC می باشد. همچنین به علت هزینه بالای منابع تغذیه RF و جعبه تطبیق امپدانس و پیچیدگی آنها، اسپاترینگ RF، روشی گران قیمت و اغلب محدود به پوشش زیرلایه‌های کوچک است.

فرآیند لایه نشانی:  در کاربردهای علمی و صنعتی یکنواختی لایه های نازک اهمیت فراوان دارد وبا مگنترون اسپاترینگ با دقت بالا(کمتر از ۲% اختلاف در ضخامت بر روی زیرلایه)قابل دستیابی است.

کلینروم های نانو تکنولوژی گروه رایمون: 

اجرای فضاهای تولید و دانش الزامات و استانداردهای این حوزه به جز با مشاوره ی متخصصین صنعت نانو تکنولوژی امکان پذیر نخواهد بود، از این رو گروه تخصصی نانو تکنولوژی گروه رایمون متشکل از خبرگان این حوزه طرح ها و پروژه های خود را با نهایت دقت و با توجه به درخواست ذی نفعان و مشتریان خود به اجرا می رساند . 

جهت دریافت مشاوره فرم زیر را تکمیل نمائید: 



 

مقاله ها مرتبط