RU2452792C2 - Laser forming mechanical microstructures on substrate surface - Google Patents
Laser forming mechanical microstructures on substrate surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452792C2 RU2452792C2 RU2010122221/02A RU2010122221A RU2452792C2 RU 2452792 C2 RU2452792 C2 RU 2452792C2 RU 2010122221/02 A RU2010122221/02 A RU 2010122221/02A RU 2010122221 A RU2010122221 A RU 2010122221A RU 2452792 C2 RU2452792 C2 RU 2452792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- substrate
- radiation
- laser
- aerosol
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 87
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическим технологиям, в частности к лазерным методам формирования на подложках структурных образований нано- и микроразмеров для нано- и микромеханики и микроэлектроники.The invention relates to optical technologies, in particular to laser methods of forming on the substrates structural formations of nano- and microdimensions for nano- and micromechanics and microelectronics.
Аналогом изобретения является известная технология лазерно-активированного пиролитического осаждения тонких пленок на подложках путем облучения подложки сфокусированным импульсным лазерным облучением, причем подложка погружена в атмосферу паров легкоразлагающегося химического соединения ([1]). Подложка локально нагревается сфокусированным лучом, и на подложке после облучения остаются атомы вещества пленки, газообразные продукты пиролиза улетучиваются.An analogue of the invention is the well-known technology of laser-activated pyrolytic deposition of thin films on substrates by irradiating the substrate with focused pulsed laser irradiation, the substrate being immersed in an atmosphere of vapors of an easily decomposable chemical compound ([1]). The substrate is locally heated by a focused beam, and atoms of the film substance remain on the substrate after irradiation, the gaseous pyrolysis products disappear.
Недостатком известной технологии является низкая скорость выращивания пленки, что обусловлено тем, что реагенты поступают к зоне пиролитической реакции в виде молекул в паровой фазе, количество вещества в зоне реакции мало и определяется количеством молекул и числом атомов осаждающегося продукта реакции в молекуле, а также малым размером зоны - реакционная зона имеет приповерхностный характер, толщиной не более нескольких молекул. В сравнении с прототипом аналог обеспечивает более высокую разрешающую способность, ограниченную фактически только дифракционными эффектами в лазерном пучке, область формирования покрытия порядка длины волны лазерного излучения; могут изготавливаться объемные микроконструкции на подложке - за счет пространственного перемещения реакционной зоны.A disadvantage of the known technology is the low film growth rate, which is due to the fact that the reagents enter the pyrolytic reaction zone in the form of molecules in the vapor phase, the amount of substance in the reaction zone is small and is determined by the number of molecules and the number of atoms of the precipitated reaction product in the molecule, as well as the small size zones - the reaction zone has a surface character, with a thickness of not more than a few molecules. In comparison with the prototype, the analogue provides a higher resolution, limited in fact only by diffraction effects in the laser beam, the coating formation region is of the order of the laser radiation wavelength; volumetric microstructures on the substrate can be made - due to the spatial movement of the reaction zone.
Прототипом изобретения является газопламенное получение покрытий на поверхности изделий. В этом методе на поверхности изделий формируется слой частиц напыляемого материала, обладающего тепловой и кинетической энергией в результате взаимодействия со струей газового пламени [2].The prototype of the invention is the flame production of coatings on the surface of products. In this method, a layer of particles of a sprayed material having thermal and kinetic energy as a result of interaction with a gas flame jet is formed on the surface of products [2].
Технология прототипа не может обеспечить нанесение покрытий с высокой степенью локализации, то есть с высоким разрешением, так как струя газового пламени имеет большое сечение и захватывает значительный объем пространства над поверхностью подложки. Недостатком является также невозможность получения на поверхности микроконструкций, имеющих объемных характер. Достоинством прототипа является высокая производительность нанесения покрытий.The technology of the prototype cannot provide coating with a high degree of localization, that is, with high resolution, since the jet of gas flame has a large cross section and captures a significant amount of space above the surface of the substrate. The disadvantage is the impossibility of obtaining on the surface of microstructures having a volume character. The advantage of the prototype is the high performance of the coating.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является увеличение производительности лазерного формообразования в известном лазерном способе осаждения вещества из газовой фазы с сохранением высокой разрешающей способности способа. Решение задачи достигается тем, что в известном способе лазерного формообразования механических микроструктур на поверхности подложки путем осаждения вещества из газовой фазы с использованием локального нагревания области осаждения лазерным излучением, в соответствии с изобретением вещество в газовой фазе диспергировано в виде аэрозоля, причем лазерное излучение - импульсное с длительностью импульса не менее той, при которой длина тепловой волны в частице более ее поперечника, и осуществляет припекание частиц аэрозоля к подложке.The problem solved by the invention is to increase the productivity of laser shaping in the known laser method of deposition of a substance from the gas phase while maintaining a high resolution of the method. The solution to the problem is achieved by the fact that in the known method of laser shaping of mechanical microstructures on the surface of the substrate by deposition of a substance from the gas phase using local heating of the deposition region by laser radiation, in accordance with the invention, the substance in the gas phase is dispersed in the form of an aerosol, and the laser radiation is pulsed with the pulse duration is not less than that at which the wavelength of the heat in the particle is greater than its diameter, and carries out the sintering of aerosol particles to the substrate.
Дополнительно предлагается также, что материал упомянутых частиц не поглощает лазерное излучение.It is further proposed that the material of said particles does not absorb laser radiation.
Дополнительно предполагается, что упомянутые частицы электрически заряжены, причем подложка электрически соединена с полюсом источника электрического напряжения.Additionally, it is assumed that said particles are electrically charged, the substrate being electrically connected to the pole of the voltage source.
Дополнительно предполагается, что электрическое напряжение упомянутого источника знакопеременное, причем изменение полярности напряжения синхронизовано с периодичностью генерации импульса лазерного излучения.Additionally, it is assumed that the voltage of said source is alternating, and the change in voltage polarity is synchronized with the frequency of generation of the laser pulse.
Дополнительно предполагается, что упомянутые частицы - пара-, суперпара или ферромагнитные, причем упомянутая подложка помещена в области магнитного поля, силовые линии которого пересекают ее упомянутую поверхность.Additionally, it is assumed that said particles are para-, superpair, or ferromagnetic, said substrate being placed in a region of a magnetic field whose lines of force intersect its surface.
На Фиг.1 показано схематически проведение процесса осаждения вещества на подложку сфокусированным лазерным излучением из газовой фазы, где вещество диспергировано в виде аэрозоля. Здесь 1 - подложка, 2 - частицы аэрозоля в газовой фазе, 3 - частица, попавшая на поверхность и удерживаемая на ней поверхностными силами, 4 - сфокусированный лазерный пучок, 5 - частицы, термически закрепленные на подложке в результате нагревания подложки и/или частиц лазерным пучком.Figure 1 shows schematically the process of deposition of a substance on a substrate by focused laser radiation from the gas phase, where the substance is dispersed in the form of an aerosol. Here 1 is the substrate, 2 is the aerosol particles in the gas phase, 3 is the particle that hit the surface and is held on it by surface forces, 4 is the focused laser beam, 5 are the particles that are thermally fixed on the substrate as a result of heating the substrate and / or particles with a laser beam.
На Фиг.2 показано схематически проведение процесса осаждения вещества на подложку сфокусированным лазерным излучением из газовой фазы, когда частицы аэрозоля электрически заряжены, причем подложка с осаждаемым веществом электрически соединена с полюсом источника электрического напряжения. Здесь 1 - подложка, 4 - сфокусированный лазерный пучок, 5 - частицы, термически закрепленные на подложке в результате нагревания подложки и/или частиц лазерным пучком, 6 - заряженные частицы осаждаемого вещества - частицы аэрозоля, 7 - монослой осевших на подложку под влиянием кулоновского притяжения к подложке наночастиц, 8 - источник электрического напряжения, полюс 9 которого подключен к подложке, 10 - вспомогательный электрод, который подключен ко второму полюсу источника напряжения 8; между подложкой и электродом 10 при включении напряжения создается электрическое поле, заставляющее заряженные частицы оседать на подложку.Figure 2 shows schematically the process of deposition of a substance onto a substrate by focused laser radiation from the gas phase, when the aerosol particles are electrically charged, and the substrate with the deposited substance is electrically connected to the pole of the voltage source. Here 1 is a substrate, 4 is a focused laser beam, 5 are particles thermally fixed on the substrate as a result of heating of the substrate and / or particles by a laser beam, 6 are charged particles of the deposited substance — aerosol particles, 7 — a monolayer deposited on the substrate under the influence of Coulomb attraction to the nanoparticle substrate, 8 — an electric voltage source,
На Фиг.3 показан пример устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый изобретением способ. Здесь 11 - объектив лазерной установки, 12 - прозрачное окно, 13 - камера, внутри которой находится аэрозоль с заряженными частицами 6, 14 - генератор аэрозоля, 15 - ввод сжатого газа через патрубок, 16 - выход газа.Figure 3 shows an example of a device with which the method of the invention can be implemented. Here 11 is the lens of the laser system, 12 is a transparent window, 13 is the chamber inside which there is an aerosol with
На Фиг.4 показан пример реализации п.6 формулы - использование постоянного электромагнита или соленоида с током. Здесь 17 и 18 - полюса постоянного электромагнита, 19 - пара-, суперпара- или ферромагнитные частицы.Figure 4 shows an example implementation of
Использование осаждаемого вещества, диспергированного в газовой фазе в виде аэрозоля, увеличивает скорость нанесения вещества на подложку, так как частица аэрозоля содержит в тысячи раз больше атомов, чем молекула реагента в способе-аналоге. Например, наночастица объемом 10×10×10 нм3 содержит ~104 молекул. Если за лазерный импульс на поверхности термически закрепляется сплошной монослой таких наночастиц, то скорость выращивания осадка на поверхности примерно в 104 раз больше, чем при осаждении из монослоя адсорбированных атомов.The use of the deposited substance dispersed in the gas phase in the form of an aerosol increases the rate of deposition of the substance on the substrate, since the aerosol particle contains thousands of times more atoms than the reagent molecule in the analogue method. For example, a 10 × 10 × 10 nm 3 nanoparticle contains ~ 10 4 molecules. If a continuous monolayer of such nanoparticles is thermally fixed to the laser pulse on the surface, then the rate of growth of the precipitate on the surface is approximately 10 4 times higher than when adsorbed atoms are deposited from the monolayer.
Требование, чтобы материал упомянутых частиц поглощал лазерное излучение, позволяет частицам термически закрепляться, например, спеканием, не только за счет разогревания поверхности подложки излучением, но и за счет нагревания излучением самой наночастицы, последнее позволяет наносить частицы слой на слой.The requirement that the material of the mentioned particles absorb laser radiation allows the particles to be thermally fixed, for example, by sintering, not only by heating the surface of the substrate with radiation, but also by heating the radiation of the nanoparticle itself, the latter allows the particles to be applied to the layer.
Использование импульсного лазерного излучения, причем длительность импульса не менее той, при которой длина тепловой волны в частице более ее поперечника, позволяет, с одной стороны, при коротком импульсе обеспечивать высокое разрешение процесса роста пленок за счет уменьшения теплового расплывания нагреваемой сфокусированным излучением зоны, с другой, обеспечивает прогревание частицы по всему ее объему и в том числе в местах контакта частицы с подложкой или другими частицами, что необходимо при термическом закреплении частиц.The use of pulsed laser radiation, and the pulse duration is not less than that at which the heat wavelength in the particle is longer than its diameter, allows, on the one hand, for a short pulse to provide high resolution of the film growth process by reducing the thermal spreading of the zone heated by focused radiation, on the other , ensures the heating of the particle throughout its entire volume, including at the places where the particle contacts the substrate or other particles, which is necessary for thermal fixing of the particles.
Придание частицам электрического заряда, причем подложка электрически соединена с полюсом источника электрического напряжения, обеспечивает возможность попадания наночастиц из газовой фазы на поверхность подложки, где они закрепляются действием излучения, не только в результате броуновского движения, но и принудительно, действием кулоновского притяжения к подложке, что дополнительно увеличивает скорость роста наносимой пленки.Giving the particles an electric charge, the substrate being electrically connected to the pole of the voltage source, allows nanoparticles to get from the gas phase to the surface of the substrate, where they are fixed by radiation, not only as a result of Brownian motion, but also by force, by the action of Coulomb attraction to the substrate, which additionally increases the growth rate of the applied film.
Использование знакопеременного электрического напряжения упомянутого источника, в котором изменение полярности напряжения синхронизовано с периодичностью генерации импульса лазерного излучения, позволяет после окончания лазерного импульса десорбировать электрическим полем частицы аэрозоля с участков поверхности подложки, не подвергавшихся лазерному облучению и не закрепленных на ней, в атмосферу аэрозоля, путем изменения в указанный момент полярности напряжения. Вслед за этим полярность напряжения необходимо вернуть в первоначальное состояние. Описываемая процедура позволит избежать образования на не облучаемых в данный период технологического воздействия участках подложки избыточной толщины слоя адсорбированных на поверхности частиц, что является важным при сканирующем лазерном облучении поверхности; использование данной процедуры позволит также по окончании технологического цикла получить чистую, свободную от адсорбированных незакрепленных спеканием частиц поверхность подложки.The use of alternating electric voltage of the mentioned source, in which the change in the polarity of the voltage is synchronized with the frequency of generation of the laser pulse, allows after the end of the laser pulse to desorb aerosol particles from the surface areas of the substrate, not exposed to laser radiation and not fixed on it, into the aerosol atmosphere, by changes in the indicated moment of voltage polarity. Following this, the polarity of the voltage must be returned to its original state. The described procedure will allow avoiding the formation of excess thickness of the adsorbed particles on the surface of the substrate on the non-irradiated during the period of the technological impact of the substrate sections, which is important for scanning laser irradiation of the surface; the use of this procedure will also allow at the end of the technological cycle to obtain a clean surface of the substrate free of adsorbed non-sintered particles.
При нанесении частиц пара-, суперпара- или ферромагнитной природы помещение подложки в области магнитного поля, силовые линии которого пересекают ее поверхность, позволяет временно закреплять частицы из аэрозоля на поверхности и накапливать их там к моменту прихода лазерного импульса, осуществляющего окончательное термосоединение их с поверхностью. Метод позволит наносить на поверхности магнитные или парамагнитные покрытия, например, из частиц железа или парамагнитных соединений железа, частиц парамагнитного алюминия; наносить покрытия, используя суперпарамагнитные частицы - кластеры ферромагнитных материалов.When particles of a para-, superpara- or ferromagnetic nature are deposited, placing the substrate in the magnetic field region whose lines of force intersect its surface allows temporarily fixing the particles from the aerosol onto the surface and accumulating them there until the moment of arrival of the laser pulse, which makes their final thermal connection with the surface. The method will allow applying magnetic or paramagnetic coatings to the surface, for example, from iron particles or paramagnetic iron compounds, paramagnetic aluminum particles; apply coatings using superparamagnetic particles - clusters of ferromagnetic materials.
Под действием лазерного излучения область поверхности подложки, поглощая излучение, нагревается; температура должна быть меньше температуры испарения вещества. Присутствующие на облучаемой поверхности частицы аэрозоля также нагреваются; нагревание частиц может происходить двумя путями: непосредственным нагреванием поглощенным частицей излучением и передачей тепла от уже нагретой подложки за счет теплопроводности частицы и излучения поверхности подложки. Частицы скрепляются с подложкой или за счет частичного контактного сплавления, если температура для этого достаточно высока, или за счет взаимной диффузии веществ частицы и подложки, ускоряющейся при лазерном нагревании. По мере попадания частиц из газовой среды на облучаемую поверхность она вся заполнится скрепленными с подложкой частицами; образуется слой осажденного вещества. Если облучение продолжать, наращивание толщины слоя также продолжится. Могут спекаться с поверхностью даже прозрачные частицы за счет контакта с горячей поверхностью подложки, но существует вероятность, что второй и последующие слои осадка не будут образовываться, так как теплопередача к ним от подложки происходит через промежуточные слои частиц.Under the action of laser radiation, the surface region of the substrate, absorbing radiation, is heated; the temperature should be less than the evaporation temperature of the substance. Aerosol particles present on the irradiated surface also heat up; Particles can be heated in two ways: by directly heating the radiation absorbed by the particle and transferring heat from the already heated substrate due to the thermal conductivity of the particle and radiation from the substrate surface. Particles are bonded to the substrate either due to partial contact fusion, if the temperature is high enough for this, or due to the mutual diffusion of substances of the particles and the substrate, accelerated by laser heating. As particles from the gaseous medium get on the irradiated surface, it will be completely filled with particles bonded to the substrate; a layer of precipitated substance is formed. If irradiation is continued, the buildup of the layer thickness will also continue. Even transparent particles can sinter with the surface due to contact with the hot surface of the substrate, but it is likely that the second and subsequent layers of the precipitate will not form, since heat transfer to them from the substrate occurs through intermediate layers of particles.
Поглощение частицами излучения увеличивает их температуру и способствует эффективности закрепления на поверхности, а также позволяет зарепляться в осадке последующим слоям частиц, выпадающих из аэрозоля.Absorption by radiation particles increases their temperature and contributes to the efficiency of fixing on the surface, and also allows subsequent layers of particles falling out of the aerosol to fix in the sediment.
Импульсный характер облучения улучшает разрешающую способность способа за счет уменьшения расплывания тепла в стороны из облучаемой зоны. Однако частица, находясь на поверхности, экранирует собой подложку от излучения, и тепловой поток к точке контакта частицы с поверхностью должен пройти по частице. Чтобы за время импульса точка контакта частицы с поверхностью успела прогреться, необходимо, чтобы длина тепловой волны
Электрический, преимущественно одноименный, заряд частиц позволяет ускорить их осаждение на покрываемую подложку, причем произойдет их осаждение одним слоем, так как частицы на частицах не могут оседать из-за одноименного заряда, но могут на поверхности, имеющей другую полярность. Лазерный импульс закрепляет на подложке слой осевших частиц, при прогреве заряды частиц стекают на подложку, и поверхность вновь приобретает прежнюю полярность заряда. Вновь оседают частицы аэрозоля, и так далее будет происходить процесс послойного наращивания осадка на подложке.The electric, mainly of the same name, particle charge allows you to accelerate their deposition on the coated substrate, and they will be deposited in a single layer, since the particles on the particles can not settle due to the same charge, but can on a surface having a different polarity. A laser pulse fixes a layer of deposited particles on the substrate, during heating, the charges of particles flow onto the substrate, and the surface regains its charge polarity. Once again, aerosol particles settle, and so on will be the process of layer-by-layer build-up of sediment on the substrate.
Вариант реализации изобретения можно пояснить с помощью Фиг.3. Наночастицы размещаются в емкости генератора 14 аэрозоля. Через патрубок 15 в емкость вдувается сухой газ, который заставляет частицы двигаться; за счет трибоэлектрического эффекта известным способом частицы одноименно заряжаются и потоком газа переносятся в камеру 13, в которой размещена поверхность подложки 1. Подложка или только ее поверхность электропроводны и подсоединены к полюсу 9 источника 8 электрического напряжения. Знак напряжения на полюсе 9 должен быть противоположен знаку заряда на частицах 6 аэрозоля. Корпус камеры 13 имеет полярность второго полюса источника напряжения, и электрическим полем, образованным в камере, частицы оседают на поверхность подложки слоем 7. Лазерное излучение фокусируется объективом 11 на поверхность подложки, проходя через прозрачное окно 12. Облучаемая на подложке зона 5 к моменту лазерного импульса заполнена частицами и припекается к поверхности тепловым действием импульса излучения. Далее происходит заполнение частицами второго слоя осадка (второй слой частиц в зоне 5), и процесс роста пленки на подложке продолжается.An embodiment of the invention can be explained using Figure 3. Nanoparticles are placed in the container of the aerosol generator 14. Through the
Реализация п.5 формулы - использование знакопеременного электрического напряжения - также возможна в устройстве, аналогичном изображенному на Фиг.3, с использованием взамен напряжения, противоположного по знаку заряду частиц аэрозоля, напряжения, изменяющегося по знаку синхронно с импульсным лазерным излучением.The implementation of
Реализация п.6 формулы - использование магнитного поля в области поверхности осаждения покрытий - также возможна в устройстве, изображенном на Фиг.4. В камере 13 создается магнитное поле, для чего камера 13 или подложка 1 в ней помещаются внутри соленоида с током или между полюсами 17 и 18 постоянного электромагнита. Пара-, суперпара- или ферромагнитные частицы 19 вдуваются в камеру 13 через патрубок 15 в виде аэрозоля. Под действием неоднородного магнитного поля частицы 19 притягиваются к поверхности подложки 1. Лазерное излучение 4 фокусируется объективом 11 на поверхность подложки, проходя через прозрачное окно 12. Облучаемая на подложке зона 5 к моменту лазерного импульса заполнена частицами и припекается к поверхности тепловым действием импульса излучения. Далее происходит заполнение частицами второго слоя осадка (второй слой частиц в зоне 5), и процесс роста пленки на подложке продолжается.The implementation of
Вышеизложенное подтверждает реализуемость изобретения и возможность выполнения поставленной задачи за счет новых технических решений, приведенных в формуле изобретения.The above confirms the feasibility of the invention and the ability to complete the task due to new technical solutions given in the claims.
Изобретение может быть применено при лазерном формировании микрорисунков на подложках при изготовлении устройств микроэлектроники и микросистемной техники. Технология, основанная на представленных решениях, будет иметь на порядок большую производительность, а также позволит создавать новые функциональные устройства, основанные на упорядоченном расположении наночастиц в структуре осаждаемых пленок, например сверхпроводящие, пьезоэлектрические, пироэлектрические и др.The invention can be applied in the laser formation of micrographs on substrates in the manufacture of microelectronic devices and microsystem technology. The technology based on the presented solutions will have an order of magnitude greater productivity and will also allow the creation of new functional devices based on the ordered arrangement of nanoparticles in the structure of deposited films, for example, superconducting, piezoelectric, pyroelectric, etc.
Источники информацииInformation sources
1. Чесноков В.В., Резникова Е.Ф., Чесноков Д.В. Лазерные наносекундные микротехнологии: Монография / Под общ. ред. Д.В.Чеснокова. - Новосибирск: СГГА, 2003. - 300 с. - аналог.1. Chesnokov VV, Reznikova EF, Chesnokov DV Laser nanosecond microtechnology: Monograph / Ed. ed. D.V. Chesnokova. - Novosibirsk: SSGA, 2003 .-- 300 p. - analogue.
2. Хасуй А. Техника напыления. Пер. с японского. М., Машиностроение, 1975. 288 с. - прототип.2. Hasui A. Spraying technique. Per. from japanese. M., Mechanical Engineering, 1975.288 s. - prototype.
3. Прохоров А.М. и др. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. М., Наука, 1988. - 837 с. - С.40.3. Prokhorov A. M. et al. Interaction of laser radiation with metals. M., Nauka, 1988 .-- 837 p. - S. 40.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010122221/02A RU2452792C2 (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Laser forming mechanical microstructures on substrate surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010122221/02A RU2452792C2 (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Laser forming mechanical microstructures on substrate surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010122221A RU2010122221A (en) | 2011-12-10 |
| RU2452792C2 true RU2452792C2 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=45405130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010122221/02A RU2452792C2 (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Laser forming mechanical microstructures on substrate surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2452792C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620932C2 (en) * | 2015-08-11 | 2017-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений Российской академии наук (ИСОИ РАН) | Method for producing phase diffraction microstructures |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1118429A1 (en) * | 1983-01-14 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я А-7629 | Method of depositing solid particles |
| US6225007B1 (en) * | 1999-02-05 | 2001-05-01 | Nanogram Corporation | Medal vanadium oxide particles |
-
2010
- 2010-05-31 RU RU2010122221/02A patent/RU2452792C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1118429A1 (en) * | 1983-01-14 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я А-7629 | Method of depositing solid particles |
| US6225007B1 (en) * | 1999-02-05 | 2001-05-01 | Nanogram Corporation | Medal vanadium oxide particles |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВАРАДАН В. и др. Мир электроники, ВЧ МЭМС и их применение. - М.: Техносфера, 2004. ГРИГОРЬЯНЦ А.Г. и др. Технологические процессы лазерной обработки. - М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620932C2 (en) * | 2015-08-11 | 2017-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений Российской академии наук (ИСОИ РАН) | Method for producing phase diffraction microstructures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010122221A (en) | 2011-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103619751A (en) | Method for nano-dripping 1D, 2D or 3D structures on a substrate | |
| TW200409669A (en) | Protective coating composition | |
| Smirnov | Metal nanostructures: from clusters to nanocatalysis and sensors | |
| EP3123253A2 (en) | Controlled atom source | |
| Lecz et al. | Magnetic dipole moment generated in nano-droplets irradiated by circularly polarized laser pulse | |
| RU2452792C2 (en) | Laser forming mechanical microstructures on substrate surface | |
| Takaoka et al. | Surface irradiation and materials processing using polyatomic cluster ion beams | |
| WO2008008750A2 (en) | Resonant infrared laser-assisted nanoparticle transfer and applications of same | |
| CN112007583A (en) | Preparation and control method of micro-droplets | |
| Papazoglou et al. | Shadowgraphic imaging of the sub-ps laser-induced forward transfer process | |
| CN112517922A (en) | Method for manufacturing metal microstructure by high-repetition-frequency ultrafast laser high-efficiency direct writing | |
| Salminen | Production of Nanomaterials by pulsed laser ablation | |
| Heltzel et al. | Nanostructuring borosilicate glass with near-field enhanced energy using a femtosecond laser pulse | |
| Nastulyavichus et al. | Formation of nanoparticles from thin silver films irradiated by laser pulses in air | |
| Ueno et al. | Characterization of various Sn targets with respect to debris and fast ion generation | |
| Rousta et al. | Influence of deposition time and applied voltage on the properties of electrophoretically deposited nickel oxide colloidal nanoparticles thin film | |
| Torrisi et al. | Resonance absorption enhancement in laser-generated plasma ablating Cu treated surfaces | |
| Potapov et al. | Ion-Plasma Formation of Nanosized Coatings with Fractal Topology | |
| Xue et al. | Programmable Droplet Manipulation on Superhydrophobic Surfaces with Charge Gradient | |
| Shou et al. | Direct printing of microstructures by femtosecond laser excitation of nanocrystals in solution | |
| JP2013522921A (en) | Method for disposing a metal electrode on the surface of a hydrophobic material | |
| Lübcke et al. | Interaction of ultrafast laser pulses with nanostructure surfaces | |
| Al-hddad et al. | The effect of applied external magnetic field on the synthesis of nanogold particles via laser ablation | |
| Stoian et al. | Temporal pulse manipulation and adaptive optimization in ultrafast laser processing of materials | |
| BG112318A (en) | Method and system for deposition of micro- and nanoparticles on transparent media |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180601 |