Mikroskopik
• •
Seri Üretim
21. yüzyıl mikroskopik endüstri dev–minin temelini oluşturan teknikler Har-
■ ard Kimya Laboratuvar’ında şekilleni-
Harvard’da kimyacı olan George Whi-le-ides, elektronik endüstrisinin daha –.ı.ı ilerleyemeyeceğine inanıyor. White-
– aes, özellikle, fotolitografiyle, diğer bir ;;vişle bilgisayar çipleri üzerindeki dev–rlerin karmaşık işlemlerini geliştirmeyle
¿deniyor. “Fotolitografinin gerilemesi,
– ;r çip için teker teker işlem yapılması
– nııcudur.” diyor Whitesides. Her çip _:r. teker teker işlem yapılması gereken
– : îitografi, silikon ve başka birkaç mal-: ;ne ile çalışabilir.
Whitesides ve çalışma arkadaşları sa-:.ve mikroçip değil, birçok mikromaki-
– ;r.;n yapımıyla ilgili yeni bir yaklaşımla -aya çıktılar. Bu yeni yaklaşımda binler-
. r _:p ya da diğer küçük parçalar mikros-v r:k kalıplara dökülebilecekler ve birta-reknik sorunlar olsa da, önümüzdeki ardıldaki mikro-ölçek üretimin temelini ,;rjracak.
Whitesides bu fikrini ortaya koyarken
■ : ‘og arkadaşlarının örnekleri elektron
– -.-.‘skobu altında incelemelerinden il-
¿idi. Biyologlar küçük canlıları ince-.ek için organizmayı öldürüp, plastik-iTT ül:? alıyorlardı. Bu kalıplar gerçek flrrrcc ” daha dayanıklı ve sık sık ku-adadır.
_ i -..s Whitesides, silikon
. renzeri bir teknik ge-¡.-î • ‘ı-j^ıafı tekniğini . oymaya başladı. İs – -.i çır: yerleştiriyor ve
m ■«_>■«* :*<. isliklerden içeri morö-
– £ ‘ aer.yör.böylece ışığa duyarlı
– – i silikonun morötesi ışığa ma-: -:alan bölgelerini sertleştiriyor. Daha
– -i jiblonu kaldırıyor ve bir kimyasal .: reyle silikonu yıkayarak şablonla ko-
bölgeki silikonun kaplamadan :_r.:rtesini sağlıyor. Bu çözünmüş böl-;• _:pin elektronik devrelerinin iskele-. „^türüyor.
Bir sonraki adım doğal olarak çeşitli metalleri çip üzerine koymak olmalı. Fakat Whitesides, plastik cerrahide yaygın olarak kullanılan polidimetisioksan polimerini çip üzerine döküyor ve polimer sertleştiğinde, polimeri çıkarıyor, ortaya çıkan şey, özgün çipin polimerden bir kalıbı; Whitesides bu kalıbı silikon ve çeşitli metaller arasında reaksiyonu katalize eden bir kimyasal maddeyle mürekkeplenmiş bir ıstampa gibi kullanıyor.
Her çip için morötesi ışık ve kimyasal madde kullanmak yerine, bir tane anı kalıp hazırlıyor ve bunu tekrar tekrar kullanıyor. Sonunda her çip yüzeyine meral buharı püskürtüyor. Pü’kıirrulıniö ru metal de. kimyasJ olarak ¡mürekkepîer.-miş devreyi birleştiriyor.
“Bu teknoloji henüz fotolitografık tasarım ile yapılan çiplerin yerini alamaz.” diyor Whitesides. Mikroçipler birçok katmandan meydana gelir ve bir katmandaki devreyle alttaki ya da üstteki katmanlar, çipin çalışması için birbirine bağlıdır. Ben bu sorunu çözümlenemez sınıfına değil de henüz çözümlenememiş sorun sınıfına koyuyorum.” diyor Whitesides.
Tüm bu gelişmeler sırasında Whitesi-des’in aklına plastik kalıpların mikroçip tasarımında kullanılabileceği gelmiş. Esnek kalıplar mikroskopik üretime yeni ve geniş bir kapı açabilir. Whitesides ve arkadaşları son üç yılda minik mercekleri, makine parçalarını üretmek için yöntemler geliştirmiş.
Mikroçiplerle birlikte, Whitesides’in yeni tekniği, geleneksel fotolitografiyi kullanarak ana kalıbı oluşturuyor. Whitesides, silikon çip üzerine çeşitli şekiller kazımaya başlamış. Bu rölyeflerin üstüne sıvı plastik döküp sertleştikten sonra kaldırmış. Plastik böylece bir kalıp olarak küçük dişlilerin seri üretiminde bile kullanılabiliyor.
Whitesides’in uygulamalarından biri deifetişim ağında fiber optikte kullanılan mikroskopik mercek üretimi. Mercekler, kendi kalıp tekniğiyle üretilmiş küçük
çubuk veya ızgaralardan oluşuyor. Işık, bunlardan geçerken büküldüğü ya da yansıdığı için, mercek gibi lazer ışığını odaklamak ya da fiber optik sistemde yönlendirmek için kullanılabiliyor.
Whitesides’in tekniğinin yararı kütük delikli levhaların litografıde erişilemeve’ bir ölçekle üretilebilmesinden kr.r.il-cli-nıyor. Eski yöntem, ince ızgara _:e:.r..r> de kısıtlı kalıyordu: çür.kı. .-
pan morötesi ı?ık. içt.zst. tarafından bükül-v•r_r..r. > r.—
Bu yöntemde de. ilk önce ız^ara.ann esnek bir kalıbı yapılıyor, aralıkları yanyj düşürmek için kalıp sıkıştırılıyor ve sıkışmış kalıbın üzerine polimer dökülüyor. Polimer sertleştiğinde, yarısı kadar yer kaplayan ikinci kalıp elde ediliyor. Bu işlem, istenilen aralığa erişilinceye kadar devam ediyor.
“Geleneksel fotolitografiyle 200 nanometre büyüklüğünde bir şey yapmak zordur ve eğer 100 nanometreden daha küçük bir şey yapmak istiyorsanız, bu imkânsızdır.” diyor Whitesides.
Bu tür kalıpların bir başka potansiyel kullanım alanı da CD’ler. Yukarıda anlatılan yöntemle diskin taşıdığı bilgiyi artırabilirsiniz. CD’ler polimer üzerine mikro büyüklükte tümseklerle kaplı olan metal disk preslenerek üretiliyor. Üzerinde çu-kurcuklar bulunan polimer CD’nin yüzeyi haline geliyor ve lazer bu noktalar halindeki dizgiyi, sese dönüşen sayısal sinyallere çeviriyor. Whitesides’in kalıp işlemiyle bu noktalar yüzde bire kadar bir oranda küçülterek CD’nin kapasitesi artırılabilir. “Bu çok esnek ve değişken bir teknoloji. Henüz başlangıç noktasındayız; sınırlamalar ve olanakları bilmiyoruz.” diyor Whitesides.
Saunders, K E. Discover, Şubat 1997 Çe