このプロトコルは、メタサーフェス研究分野における最も重要な課題の1つである高効率メタサーフェスを実現するための詳細な製造方法を提供します。原子層の堆積をテストする他の方法と比較して、この技術は、可視波長で動作する高効率のメタサーフェスを実現するための低コストかつ高速な製造方法です。このプロトコルは、パターン構成を変更するだけでレンズ、ホログラム、光時計などの一般的なメタサーフェスを作成するために適用できます。
この技術は、シリコンマイクロとナノ構造を利用したシリコンフォトニクスの研究分野に関する洞察を提供することができます。メタサーフェスの基質はシリカを融合させた。側面に2センチメートルのきれいな二重側面の磨かれた正方形の融合シリカを準備しなさい。
基板を取り込んでPECVDシステムに取り込みます。そこにロードロックチャンバーで、ジグの上に基板を配置します。チャンバーを閉じて、システムを操作する準備をします。
制御ソフトウェアで、温度、RF電力、ガス流量、およびプロセス圧力を設定して、堆積プロセスを設定します。約300秒かかる蒸着後、試料を回収する。水素化されたアモルファスシリコンをスピンコーターに付着したサンプルを採取します。
スピンコーターサンプルホルダーにサンプルを積み込みます。次に、2%アヌソールを有するPMMAを含む5ミリリットルシリンジを搭載したフィルターを取得する。2,000 RPMで1分間回転を開始する前に、サンプルをPMMAでコーティングします。
完了したら、ホットプレートにサンプルを転送します。サンプルを摂氏180度で5分間焼きます。次に、サンプルを取り出して1分間冷却してから、続ける。
その後、サンプルをスピンコーターに戻します。1ミリリットルのピペットを使用して、その表面に導電性ポリマー溶液を放出する。サンプルを2,000 RPMで1分間コーティングします。
コーティングが完了したら、電子線リソグラフィ用のサンプルを採取します。サンプルを機械の治具に固定します。次に、機械のチャンバーに治具を入れて、ローディングプロセスを完了します。
コンソールで作業し、手順のための電子線リソグラフィシステムを準備するに進みます。システムを準備した後、コンソールに接続されているコンピュータで作業します。このシステムでは、コマンドラインを使用して GDS ファイルを CEL ファイルに変換します。
ファイルが変換されたら、EBL ソフトウェアを開始するジョブを入力します。コマンドラインを使用して、目的のパターンが現在のディレクトリのCELフォーマットファイル内にあるかどうかを確認します。ソフトウェアを実行するジョブを入力します。
ソフトウェアで、チップサイズ変更メニューをクリックします。600マイクロメートル×600マイクロメートルを選択します。次に、240,000 ドットを選択します。
変更を保存します。次に、この画面を終了します。パターンデータ作成メニューをクリックします。
コマンドウィンドウで PS と入力し、パターンの CEL ファイルをロードします。コマンド ウィンドウに I と入力します。次に、画像を拡大するパターンをクリックします。
コマンド ウィンドウに ST0 と入力して、線量の時間を 3 マイクロ秒に設定します。SP11 と入力して、露出ピッチを通常の条件に設定します。PCとファイル名を入力して、CCCファイルを作成します。
完了したら、パターンの中心をクリックします。公開条件を適用するには、コマンド ウィンドウに CP と入力し、パターンをクリックします。Con ファイルを作成するには、SV とファイル名を入力します。
Q.Move を入力して露出メニューをクリックして、このパターン データ作成メニューを終了します。I と選択した CON ファイル名を入力します。線量の値を 2.4 に設定します。
スケジュールを完了するには、エスケープボタンを押します。次に E と入力し、露出ボタンをクリックして露出プロセスを開始します。露出プロセスが終了したら、EBL コンソールに戻ります。
分離ボタンをオフにします。EXボタンを押してステージを移動します。その後、チャンバーからサンプルをアンロードします。
次に、導電性ポリマーを除去する準備をする。これを行うには、サンプルを50ミリリットルの脱イオン水に1分間浸漬します。その後、サンプルを氷に囲まれたメチルイソブチルケトンとイソプロピルアルコールの10ミリリットル溶液に移動させます。
12分後、サンプルを取り出し、イソプロピルアルコールですすります。吹き飛ばされた窒素ガスで乾燥させます。次のステップでは、電子ビームエバポレーターが必要です。
サンプルを蒸発器のホルダーに固定し、蒸発チャンバー内にホルダーを取り付けます。今、蒸発器で使用するためのクロムを取得します。サンプル表面に蒸発するためにグラファイトるつぼにピースタイプのクロムを準備します。
つぼをチャンバーに積み込みます。次に、電子ビーム蒸発器のソフトウェアを使用します。チャンバーポンプボタンをクリックして、チャンバ内に真空を作成します。
材料セクションでクロムを選択します。次に、材料ボタンをクリックして、選択を適用します。Eビームシャッターボタンをクリックしてソースシャッターを開きます。
次に、高電圧をクリックします。[ソース] をクリックして、これに従います。上向き矢印を使用して、ビームパワーを徐々に増加させます。
目標の堆積速度で停止します。厚さゲージをリセットするには、ゼロ ボタンをクリックします。シャッターボタンをクリックして、そのシャッターを開きます。
厚さゲージを監視します。ゲージが30ナノメートルに達したら、シャッターを閉じるには、シャッターボタンをクリックします。Eビームシャッターをクリックしてソースシャッターを閉じます。
下向き矢印を使用して、ビームパワーをゼロにゆっくりと下げます。ゼロになったら、ソースをクリックし、その後に高電圧を入力します。チャンバーを15分間冷却してから、ベントをクリックします。
チャンバーとホルダーからサンプルを取り外します。次に、リフトオフプロセスのためにそれを取ります。まず、アセトン50ミリリットルに3分間浸します。
40キロヘルツで1分間超音波処理でこれに従ってください。サンプルをイソプロピルアルコールでリンスし、窒素ガスで乾燥させます。この時点で、サンプルはエッチングの準備ができています。
サンプルをエッチングシステムの治具に取り付ける前に、熱接着剤を手に入れ、サンプルの背面に広げます。ジグをエッチングシステムにロードします。コンピュータでは、塩素ガスと臭化水素ガスの流量、ソースパワーとバイアスを100秒間エッチングする前に設定します。
エッチング後、サンプルをアンロードします。ほこりのない拭き取りで、熱接着剤を取り除きます。サンプルを20ミリリットルのクロムエッチャントに2分間浸します。
その後、50ミリリットルの脱イオン水に1分間移します。脱イオン水でサンプルをすすい、窒素ガスで乾かします。これは、メタサーフェスの上部の走査型電子顕微鏡画像です。
各細胞は、150ナノメートル×80ナノメートルのベースを有する。細胞の高さは300ナノメートルである。このパース ビューには、セルの詳細が表示されます。
532ナノメートルのレーザービームがメタ表面に入射したときにビームパワーを測定する実験は、デバイスの偏光非依存性の機能を示しています。右円偏光ビーム、直線偏光ビーム、および左円偏光ビームの場合、正およびマイナス1回折数の出力は等しくなります。635ナノメートルレーザービームを用いた実験でも同様の結果が得られます。
反応速度が遅いため、開発プロセスを正確に制御できるため、開発方法が最も重要なステップです。ほとんどの障害は、乾燥工程中に発生します。強い吹き付けは、一般的に弱い吹き込みよりも優れている点に留意する必要があります。
この手順は、一般的な誘電体メタサーフェスだけでなく、シリコンフォトニクスやマイクロ電子機械システムにも適用できます。一般的に、この技術によって繊細なナノ構造を作ることができるので、光がいくつかの波長構造とどのように相互作用するかに対処する道を開きます。PMMAと開発溶液蒸気はどちらも危険であるため、それらを含むプロセスはヒュームフードで実行する必要があります。
