እጅግ በጣም ፈጣን የሌዘር ማይክሮ-ናኖ ማኑፋክቸሪንግ-ኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖች

እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘር ለአስርተ ዓመታት ቢቆይም፣ የኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖች ባለፉት ሁለት አስርት ዓመታት ውስጥ በፍጥነት አድገዋል። በ2019፣ እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘር የገበያ ዋጋየሌዘር ቁሳቁስሂደቱ በግምት 460 ሚሊዮን የአሜሪካ ዶላር ሲሆን፣ ዓመታዊ የእድገት መጠኑ 13% ነበር። እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘሮች የኢንዱስትሪ ቁሳቁሶችን ለማስኬድ በተሳካ ሁኔታ ጥቅም ላይ የዋሉባቸው የአተገባበር ዘርፎች በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ የፎቶማስክ ማምረቻ እና ጥገና እንዲሁም የሲሊኮን ዲሲንግ፣ የመስታወት መቁረጫ/መጻፍ እና (ኢንዲየም ቲን ኦክሳይድ) የአይቲኦ ፊልም ማስወገድ እንደ ሞባይል ስልኮች እና ታብሌቶች፣ ለአውቶሞቲቭ ኢንዱስትሪ የፒስተን ሸካራነት፣ የኮርኒየር ስቴንት ማምረቻ እና ለህክምና ኢንዱስትሪ ማይክሮፍሉይዲክ መሳሪያ ማምረቻ ይገኙበታል።

01 በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ የፎቶማስክ ማምረቻ እና ጥገና

እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘሮች በቁሳቁስ ማቀነባበሪያ ውስጥ ከነበሩት ቀደምት የኢንዱስትሪ አፕሊኬሽኖች በአንዱ ጥቅም ላይ ውለዋል። IBM በ1990ዎቹ በፎቶማስክ ምርት ውስጥ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር አብሌሽን ተግባራዊ መሆኑን ዘግቧል። ከናኖሴኮንድ ሌዘር አብሌሽን ጋር ሲነጻጸር፣ ይህም የብረት ስፓተር እና የመስታወት ጉዳት ሊያስከትል ከሚችለው ናኖሴኮንድ ሌዘር አብሌሽን ጋር ሲነጻጸር፣ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ጭምብሎች ምንም የብረት ስፓተር፣ የመስታወት ጉዳት፣ ወዘተ አያሳዩም። ጥቅሞቹ። ይህ ዘዴ የተቀናጁ ሰርኪዩቶችን (ICs) ለማምረት ያገለግላል። የIC ቺፕ ማምረት እስከ 30 ጭምብሎች ሊያስፈልግ ይችላል እና ከ100,000 ዶላር በላይ ያስወጣል። የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ማቀነባበሪያ መስመሮችን እና ነጥቦችን ከ150 nm በታች ማስኬድ ይችላል።

ምስል 1. የፎቶማስክ ማምረቻ እና ጥገና

ምስል 2. ለከፍተኛ አልትራቫዮሌት ሊቶግራፊ የተለያዩ የጭምብል ቅጦች የማመቻቸት ውጤቶች

02 በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ የሲሊኮን መቁረጥ

የሲሊኮን ዋፈር ዲሲንግ በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ መደበኛ የማኑፋክቸሪንግ ሂደት ሲሆን በተለምዶ የሚከናወነው በሜካኒካል ዲሲንግ ነው። እነዚህ የመቁረጫ ጎማዎች ብዙውን ጊዜ ማይክሮክራክቶችን ያመነጫሉ እና ለመቁረጥ አስቸጋሪ ናቸው (ለምሳሌ ከ150 μm በታች ውፍረት) ዋፈር። የሲሊኮን ዋፈርዎችን በሌዘር መቁረጥ በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ ለብዙ ዓመታት ጥቅም ላይ ውሏል፣ በተለይም ለቀጭን ዋፈርዎች (100-200 μm)፣ እና በበርካታ ደረጃዎች ይከናወናል፡ የሌዘር ግሩቪንግ፣ ከዚያም ሜካኒካል መለያየት ወይም ስውር መቁረጥ (ማለትም በሲሊኮን ስክሪቢንግ ውስጥ ያለው የኢንፍራሬድ ሌዘር ጨረር) ከዚያም ሜካኒካል ቴፕ መለያየት። ናኖሴኮንድ pulse ሌዘር በሰዓት 15 ዋፈርዎችን ማቀነባበር ይችላል፣ እና ፒኮሴኮንድ ሌዘር በሰዓት 23 ዋፈርዎችን በከፍተኛ ጥራት ማቀነባበር ይችላል።

03 በኤሌክትሮኒክስ ኢንዱስትሪ ውስጥ የመስታወት መቁረጥ/መቁረጫ

ለሞባይል ስልኮች እና ላፕቶፖች የሚነኩ ስክሪኖች እና የመከላከያ መነጽሮች እየቀነሱ እና አንዳንድ የጂኦሜትሪክ ቅርጾች የተጠማዘዙ እየሆኑ መጥተዋል። ይህም ባህላዊውን ሜካኒካል መቁረጥ የበለጠ አስቸጋሪ ያደርገዋል። የተለመዱ ሌዘሮች በተለምዶ ደካማ የመቁረጥ ጥራት ያመነጫሉ፣ በተለይም እነዚህ የመስታወት ማሳያዎች በ3-4 ንብርብሮች ሲደራረቡ እና የላይኛው 700 μm ውፍረት ያለው የመከላከያ መስታወት ሲለሰልስ፣ ይህም በአካባቢው ውጥረት ሊሰበር ይችላል። እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘሮች እነዚህን ብርጭቆዎች በተሻለ የጠርዝ ጥንካሬ መቁረጥ እንደሚችሉ ታይቷል። ለትልቅ ጠፍጣፋ ፓነል መቁረጥ፣ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር በመስታወት ሉህ ጀርባ ላይ ማተኮር ይችላል፣ የፊት ገጽታውን ሳይጎዳ የመስታወቱን ውስጠኛ ክፍል ይቧጭራል። ከዚያም መስታወቱ በተመዘነው ንድፍ ላይ በሜካኒካል ወይም በሙቀት ዘዴዎች ሊሰበር ይችላል።

ምስል 3. ፒኮሴኮንድ እጅግ በጣም ፈጣን የሌዘር መስታወት ልዩ ቅርጽ ያለው መቁረጥ

04 በአውቶሞቲቭ ኢንዱስትሪ ውስጥ የፒስተን ሸካራነቶች

ቀላል ክብደት ያላቸው የመኪና ሞተሮች ከአሉሚኒየም ቅይጥ የተሠሩ ሲሆኑ፣ እንደ ብረት ብረት አይነት አለባበስን የማይቋቋሙ ናቸው። ጥናቶች እንደሚያሳዩት የመኪና ፒስተን ሸካራነት የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ማቀነባበሪያ ግጭትን እስከ 25% ሊቀንስ ይችላል ምክንያቱም ፍርስራሾች እና ዘይት በብቃት ሊከማቹ ይችላሉ።

ምስል 4. የሞተርን አፈጻጸም ለማሻሻል የመኪና ሞተር ፒስተኖችን በፌምቶሴኮንድ ሌዘር ማቀነባበር

05 በሕክምና ኢንዱስትሪ ውስጥ የልብ ጡንቻ ስቴንት ማምረት

ደም ወደ ደም መርጋት ወደተሸፈኑ የደም ሥሮች እንዲፈስ በሚሊዮን የሚቆጠሩ የልብ ደም ወሳጅ ቧንቧዎች ውስጥ ተተክለዋል፣ ይህም በየዓመቱ በሚሊዮን የሚቆጠሩ ሰዎችን ሕይወት ያድናል። የልብ ደም ወሳጅ ቧንቧዎች በተለምዶ ከብረት (ለምሳሌ፣ ከማይዝግ ብረት፣ ከኒኬል-ቲታኒየም ቅርጽ ያለው የማስታወሻ ቅይጥ፣ ወይም በቅርብ ጊዜ ከኮባልት-ክሮሚየም ቅይጥ) የሽቦ መረብ የተሠሩ ሲሆን በግምት 100 μm የሆነ የስትሮት ስፋት አላቸው። ከረጅም-ምት ሌዘር መቁረጥ ጋር ሲነጻጸር፣ ቅንፎችን ለመቁረጥ እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘሮችን የመጠቀም ጥቅሞች ከፍተኛ የመቁረጥ ጥራት፣ የተሻለ የገጽታ አጨራረስ እና አነስተኛ ፍርስራሾች ናቸው፣ ይህም የድህረ-ሂደት ወጪዎችን ይቀንሳል።

06 ለህክምና ኢንዱስትሪ የማይክሮፍሉይድ መሳሪያዎች ማምረቻ

የማይክሮፍሉይዲክ መሳሪያዎች በሕክምና ኢንዱስትሪ ውስጥ ለበሽታ ምርመራ እና ምርመራ በተለምዶ ጥቅም ላይ ይውላሉ። እነዚህ በተለምዶ የሚመረቱት በተናጠል ክፍሎች ማይክሮ-ኢንጀክሽን መቅረጽ እና ከዚያም በማጣበቅ ወይም በመገጣጠም ነው። የማይክሮፍሉይዲክ መሳሪያዎችን እጅግ በጣም ፈጣን የሌዘር ማምረት እንደ ብርጭቆ ባሉ ግልጽ ቁሳቁሶች ውስጥ ያለ ግንኙነት ሳያስፈልግ 3D ማይክሮቻናሎችን የማምረት ጥቅም አለው። አንደኛው ዘዴ በጅምላ ብርጭቆ ውስጥ እጅግ በጣም ፈጣን የሌዘር ማምረቻ ሲሆን ከዚያም እርጥብ የኬሚካል ቅርፊት ሲሆን ሌላኛው ደግሞ ፍርስራሾችን ለማስወገድ በመስታወት ወይም በፕላስቲክ ውስጥ በመስታወት ውስጥ ወይም በፕላስቲክ ውስጥ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር አፕላሽን ነው። ሌላው አካሄድ ቻናሎችን ወደ መስታወት ወለል ውስጥ በማሽን ማሽነሪ እና በፌምቶሴኮንድ ሌዘር ብየዳ በኩል በመስታወት ሽፋን ማሸግ ነው።

ምስል 6. በመስታወት ቁሳቁሶች ውስጥ የማይክሮፍሉይድ ቻናሎችን ለማዘጋጀት በፌምቶሴኮንድ ሌዘር የሚመጣ የምርጫ ኢቺንግ

07 የመርፌ አፍንጫ ማይክሮ ቁፋሮ

የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ማይክሮሆል ማሽነሪ በከፍተኛ ግፊት መርፌ ገበያ ውስጥ በሚገኙ ብዙ ኩባንያዎች ውስጥ ማይክሮ-ኢዲኤምን ተክቷል ምክንያቱም የፍሰት ቀዳዳ መገለጫዎችን በመቀየር እና በአጭር የማሽን ጊዜዎች ላይ የበለጠ ተለዋዋጭነት ስላለው። የማተኮር ቦታውን እና የጨረሩን ማዘንበል በቅድመ-ቅኝት ጭንቅላት በኩል በራስ-ሰር የመቆጣጠር ችሎታው በቃጠሎ ክፍል ውስጥ አቶሚዜሽን ወይም ዘልቆ መግባትን ሊያበረታታ የሚችል የአፕሬቲንግ መገለጫዎችን (ለምሳሌ፣ በርሜል፣ ፍሌር፣ ኮንቬንሽን፣ ዲቨርጀንስ) ዲዛይን አስከትሏል። የቁፋሮ ጊዜ የሚወሰነው በአብሌሽን መጠን ላይ ሲሆን የቁፋሮው ውፍረት ከ0.2 - 0.5 ሚሜ እና የቀዳዳው ዲያሜትር ከ0.12 - 0.25 ሚሜ ሲሆን ይህም ይህንን ዘዴ ከማይክሮ-ኢዲኤም በአስር እጥፍ ፈጣን ያደርገዋል። ማይክሮ-መቆፈር በሦስት ደረጃዎች ይከናወናል፣ ይህም የፓይለት ቀዳዳዎችን መቧጨር እና ማጠናቀቅን ጨምሮ። አርጎን የጉድጓዱን ከኦክሳይድ ለመጠበቅ እና በመጀመሪያዎቹ ደረጃዎች የመጨረሻውን ፕላዝማ ለመከላከል እንደ ረዳት ጋዝ ያገለግላል።

ምስል 7. ለናፍጣ ሞተር መርፌ የተገለበጠ የቴፐር ቀዳዳ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው ሂደት

08 እጅግ በጣም ፈጣን የሌዘር ሸካራነት

በቅርብ ዓመታት ውስጥ የማሽን ትክክለኛነትን ለማሻሻል፣ የቁሳቁስ ጉዳትን ለመቀነስ እና የማቀነባበሪያ ቅልጥፍናን ለመጨመር የማይክሮሜቺኒንግ መስክ ቀስ በቀስ የተመራማሪዎች ትኩረት ሆኗል። እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘር እንደ ዝቅተኛ ጉዳት እና ከፍተኛ ትክክለኛነት ያሉ የተለያዩ የማቀነባበሪያ ጥቅሞች አሉት፣ ይህም የማቀነባበሪያ ቴክኖሎጂን እድገት ለማሳደግ ትኩረት ሆኗል። በተመሳሳይ ጊዜ እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘር በተለያዩ ቁሳቁሶች ላይ ሊሠራ ይችላል፣ እና የሌዘር ማቀነባበሪያ ቁሳቁስ ጉዳትም ዋና የምርምር አቅጣጫ ነው። እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘር ቁሳቁሶችን ለማቅለጥ ይጠቅማል። የሌዘር የኃይል ጥግግት ከቁሱ የማስወገጃ ገደብ ከፍ ያለ ሲሆን የተወገደ ቁሳቁስ ወለል የተወሰኑ ባህሪያት ያሉት ማይክሮ-ናኖ መዋቅር ያሳያል። ጥናቶች እንደሚያሳዩት ይህ ልዩ የገጽታ መዋቅር በሌዘር ማቀነባበሪያ ቁሳቁሶች ወቅት የሚከሰት የተለመደ ክስተት ነው። የገጽታ ማይክሮ-ናኖ መዋቅሮች ዝግጅት የቁሳቁሱን ባህሪያት ሊያሻሽል እና አዳዲስ ቁሳቁሶችን እንዲገነቡ ያስችላል። ይህም እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘር በመጠቀም የገጽታ ማይክሮ-ናኖ መዋቅሮችን ማዘጋጀት አስፈላጊ የልማት ጠቀሜታ ያለው ቴክኒካዊ ዘዴ ያደርገዋል። በአሁኑ ጊዜ ለብረት ቁሳቁሶች፣ እጅግ በጣም ፈጣን የሆነ የሌዘር ወለል ሸካራነት ላይ የሚደረግ ምርምር የብረት ወለል እርጥበት ባህሪያትን ሊያሻሽል፣ የገጽታ ግጭትን እና የመልበስ ባህሪያትን ሊያሻሽል፣ የሽፋን ማጣበቂያን ሊያሻሽል እና የሕዋሶችን አቅጣጫዊ መስፋፋት እና ማጣበቂያ ሊያሻሽል ይችላል።

ምስል 8. በሌዘር የተዘጋጀ የሲሊኮን ወለል ሱፐርሃይድሮፎቢክ ባህሪያት

እንደ ዘመናዊ የማቀነባበሪያ ቴክኖሎጂ፣ እጅግ በጣም ፈጣን የሌዘር ማቀነባበሪያ አነስተኛ የሙቀት-ተጽዕኖ ዞን፣ ከቁሳቁሶች ጋር መስመራዊ ያልሆነ የግንኙነት ሂደት እና ከዲፍራክሽን ገደቡ በላይ ከፍተኛ ጥራት ያለው ሂደት ባህሪያት አሉት። የተለያዩ ቁሳቁሶችን ከፍተኛ ጥራት እና ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው ማይክሮ-ናኖ ማቀነባበሪያ እና ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ማይክሮ-ናኖ መዋቅር ማምረትን ሊያሳካ ይችላል። የልዩ ቁሳቁሶችን፣ ውስብስብ መዋቅሮችን እና ልዩ መሳሪያዎችን የሌዘር ማምረቻ ማሳካት ለማይክሮ-ናኖ ማምረቻ አዳዲስ መንገዶችን ይከፍታል። በአሁኑ ጊዜ፣ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር በብዙ ዘመናዊ ሳይንሳዊ መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ውሏል፡ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር እንደ ማይክሮሌን አደራደሮች፣ የባዮኒክ ውህድ አይኖች፣ የኦፕቲካል ሞገድ መመሪያዎች እና ሜታሱርፋርስ ያሉ የተለያዩ የኦፕቲካል መሳሪያዎችን ለማዘጋጀት ሊያገለግል ይችላል፤ ከፍተኛ ትክክለኛነትን፣ ከፍተኛ ጥራትን በመጠቀም እና ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የማቀነባበሪያ አቅሞች፣ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር እንደ ማይክሮሄተር ክፍሎች እና ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ማይክሮፍሉይዲክ ቻናሎች ያሉ ማይክሮፍሉይዲክ እና ኦፕቶፍሉይዲክ ቺፖችን ማዘጋጀት ወይም ማዋሃድ ይችላል፤ በተጨማሪም፣ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ፀረ-ነጸብራቅ፣ ፀረ-ነጸብራቅ፣ ሱፐር-ሃይድሮፎቢክ፣ ፀረ-በረዶ እና ሌሎች ተግባራትን ለማሳካት የተለያዩ የገጽታ ማይክሮ-ናኖስትራክቸሮችን ማዘጋጀት ይችላል፤ ከዚህም በተጨማሪ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር በባዮሜዲስን መስክም ተግባራዊ ሆኗል፣ ይህም እንደ ባዮሎጂካል ማይክሮ-ስቴንትስ፣ የሴል ባህል ንዑስ ክፍሎች እና ባዮሎጂካል ማይክሮስኮፒክ ኢሜጂንግ ባሉ መስኮች አስደናቂ አፈፃፀም አሳይቷል። ሰፊ የትግበራ ተስፋዎች። በአሁኑ ጊዜ የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ማቀነባበሪያ አተገባበር መስኮች ከዓመት ወደ ዓመት እየሰፉ ነው። ከላይ ከተጠቀሱት ማይክሮ-ኦፕቲክስ፣ ማይክሮፍሉይድክስ፣ ባለብዙ ተግባር ማይክሮ-ናኖስትራክቸሮች እና የባዮሜዲካል ምህንድስና አፕሊኬሽኖች በተጨማሪ፣ እንደ ሜታሰርፋየር ዝግጅት፣ ማይክሮ-ናኖ ማኑፋክቸሪንግ እና ባለብዙ-ልኬት ኦፕቲካል መረጃ ማከማቻ ወዘተ ባሉ አንዳንድ ብቅ ባሉ መስኮች ላይ ትልቅ ሚና ይጫወታል።