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Técnicas de fabricación











Strata DB235, FEI Company
Litografía por haz de iones focalizado (Focused Ion Beam , FIB)

La litografía por haz de iones focalizado, FIB, utiliza un haz de iones de galio para realizar tanto grabados como depósitos localizados en la superficie de los materiales. El aparato permite visualizar y controlar in situ los procesos que se realizan gracias al doble haz o dual beam , que combina el haz de iones con un haz de electrones. Ambos son confocales y forman entre si un ángulo de 52º.
Es posible realizar, sin utilizar máscaras, el ataque iónico reactivo de muestras y el depósito de capas metálicas (Pt y W) y aislantes (SiO2). La técnica permite realizar estructuras tridimensionales. Asimismo, es posible controlar estos procesos con una precisión de decenas de manómetros (30nm).

La máxima resolución del equipo se garantiza mediante un equipo dinámico de compensación de campos electromagnéticos. Recientemente, se han incorporado como accesorios:
- Neutralizador de iones para evitar distorsiones creadas por cargas eléctricas
- Equipo compensador de campos electromagnéticos

HEX 01 , Jenoptik Mikrotechnik
Litografía por Estampación en caliente (Hot Embossing , HEL)

• El proceso de hot embossing se utiliza para replicar estructuras micrométricas o de centenares de manómetros sobre polímeros termoplásticos. Se realiza en una prensa en la que la temperatura y la presión aplicadas se controlan automáticamente.
• La resolución lateral (tamaño de las estructuras más pequeñas replicables) es de 3 mm.
• Temperatura de trabajo: hasta 220ºC
• Rango de fuerza de trabajo: 50 N hasta 20 kN.
• Tamaño de los substratos: hasta 180 mm de diámetro.

• Características del proceso:
o Estampaciones sobre polímeros termoplásticos con resoluciones laterales máximas de 3 mm.
o Proceso simple que permite trabajar con motivos que se pueden estampar en un solo paso.
o Temperatura: hasta 220ºC.
• Rango de fuerza de trabajo: 50 N hasta 20 kN.
• Tamaño de los substratos: hasta 180 mm de diámetro.

• Fabricación de dispositivos ópticos en polímeros


The Eitre NIL, Obducat
Litografía por Nanoimpresión (Nanoimprint Lithography, NIL)

• El proceso de Nanoimprint Lithography (NIL) se utiliza para replicar estructuras nanométricas en polímeros termoplásticos aplicando presión y temperatura controladas.
• La nanoimpresión permite utilizar el polímero estructurado como máscara de grabado. En este caso, el proceso se realiza en dos etapas:
• Etapa 1: obtención de las nanoestructuras sobre una capa fina de polímero
• Etapa 2: grabado mediante plasma de oxígeno (polímero residual), grabado húmedo o bien grabado seco para iones reactivos ( Reactive Ion Etching , RIE).
• La resolución lateral (dimensión mínima de las estructuras estampables) es de 30 nm.
• Temperatura de trabajo: hasta 250ºC
• Rango de presión de trabajo: de 5 a 70 bar. La presión se aplica de manera hidráulica, alcanzando una uniformidad en el proceso de 10 nm sobre la máxima superficie estampable.
• Tamaño de los substratos: entre 10 y 65 mm de diámetro.

Características del proceso:
• Estampaciones sobre polímeros termoplásticos con resoluciones laterales máximas de 30 nm.
• Permite estampar con sustratos de medidas entre 10 y 65 mm de diámetro. • La presión se aplica de manera hidráulica, consiguiendo una uniformidad en el proceso de 10 nm sobre la máxima superficie posible.
• Se puede aplicar una presión de 5 a 70 bar y llegar a una temperatura de 250ºC.

NScriptor, Nanoink, Inc
Nanolitografía por dip-pen

• El sistema de nanolitografía por dip-pen se compone de un microscopio de fuerzas atómicas ( Atomic Force Microscope , AFM), una cabina de control ambiental (temperatura y humedad relativa) y el software de control adecuado para realizar nanolitografía.
• El proceso de dip-pen permite depositar compuestos como biomoléculas, resinas, polímeros y otros materiales con resolución nanométrica y sin necesidad de máscaras.
• Dispone de un escáner de 90 mm con configuración de close loop .
• El sistema está montado sobre una mesa antivibratoria.
• El software disponible permite depositar objetos de formas
diversas (logos, palabras), generar matrices (de líneas y puntos) y estructuras periódicas, calibrar la difusión de las diferentes tintas, así como el alineamiento de los motivos a escala micro y nano.
• También dispone de 'un sistema dispensador de tintas, que incluye un microposicionador y una jeringa.


Mask Aligner MJB4, SUSS Microtec
Litografía óptica (fotolitografía) con UV

• Procesado de polímeros (depósito con spinner , curado con horno o placa calefactora)
- El depósito de capas finas de polímeros termoplásticos (PMMA) y resinas fotosensibles (SU-8, AZ5214) se realiza mediante la técnica de spin coating .
- Con esta técnica se realizan recubrimientos a partir del polímero o la resina líquidos extendiéndolos uniformemente sobre la superficie del substrato.
- Los polímeros se curan en hornos o placas calefactoras.
- El equipo de que se dispone es: spinner de Laurell Technologies Corporation, horno y placa calefactora de Selecta.
• Lámpara UV programable
- Lámpara de UV (345 nm) refrigerada por aire y equipada con extracción individual.
- Incorpora un sistema de programación y un fotodetector para a la medición de la intensidad luminosa.
• Alineadora de máscaras
- Sistema de alineación por contacto y por contacto cercano (espacio ajustable entre 0 y 50 mm).
- Dispone de un microscopio óptico con sistema de reducción de la difracción y objetivo de 10x.
- Tamaño de los substratos: de 10 mm a 5” (125 mm) de diámetro, con grosores de entre 0.1 y 4 mm.
- Tamaño de las máscaras: de 10 mm a 4” (100 mm) de diámetro
- Incluye una lámpara de mercurio, con espectro de 350 a 450 nm y 200 W de potencia.
- Modos de exposición: potencia constante ei intensidad constante.
- Mesa antivibratoria para garantizar la máxima resolución del aparato.


Palsmalab 80, Oxford Instruments
Grabado seco iónico reactivo (Reactive Ion Etching , RIE)

• El sistema de grabado iónico reactivo permite, mediante un plasma de radiofrecuencia (RF) y gases de ataque específicos, el grabado de materiales muy diversos: silicio, óxido de silicio, nitruro de silicio, vidrio y metales.
• Las máscaras utilizadas en los procesos de grabado son resinas fotocurables (realizadas con fotolitografía) o polímeros termoplásticos (estampados con nanoimpresión).
• Resolución de los ataques: dependiendo de los materiales, estarían entre 50 nm de dimensión lateral y 1 mm de profundidad a 20 mm de dimensión lateral y 20 mm de profundidad.
• Tamaños de los substratos: desde 10 µm a 240 µm.
• El sistema incluye seis líneas de gases: argón, oxígeno, Cl2, HBr, BCl3, CHF3.
• Temperatura del substrato: entre –25ºC y +150ºC.

Chemical bath, Quimipol
Grabado húmedo con banco de baños químicos (Wet Etching)

• El banco de baños químicos se utiliza para procesos de revelado y lift-off , así como para la realización de procesos específicos de limpieza y para el grabado húmedo de materiales como silicio o vidrio.
• El equipamiento de que es dispone es un banco de baños químicos especialmente construido por Quimipol y que consta de un sistema con diferentes cubetas para baños en serie dentro de una cabina, realizada con material anticorrosivo (polipropileno), cerrada y con sistema de aspiración. Posibilidad de adaptar fácilmente el contenido de las cubetas al proceso necesario según el polímero, resina o material a tratar.
Univex 450, Leybold
Evaporación de metales térmica y por cañón de electrones (e-beam)

• Evaporación térmica de metales en crisoles de molibdeno o otros materiales de alto punto de fusión.
• Evaporación por haz de electrones, que permite el depósito de capas consecutivas de hasta 4 materiales diferentes en un solo proceso. Se trata de un proceso de evaporación muy versátil, que permite el depósito de casi cualquier material que no se descomponga durante le evaporación con buena adherencia sobre la muestra.
• Entrada de gases para realizar oxidaciones.
• Posibilidad de tratar la muestra previamente al depósito ( glow discharge ).
• Control automático del proceso, incluyendo el grosor de la capa a depositar.

Plasma Cleaner-stelirizer
PDC-002, Harrick Cientific Corporation
Equipo de limpieza y sellado por plasma de oxígeno (Plasma cleaner)

• Limpieza de la superficie de diferentes materiales mediante plasma de oxígeno de baja potencia.
• Cambio de la energía superficial de los materiales y sus características de mojado (wettability).
DWL66, Heidelberg Instruments
Litografía Láser (Mask Plotter)

• Fabricación de máscaras de alta resolución para litografía
• Exposición directa de resinas fotosensibles con haz láser
• Resolución hasta 2 µm
Spinner Ws-650Sz
Spin Coater (Laurell Technologies Corporation)

El Spinner Ws-650Sz se utiliza para realizar “spin coatings”. Este proceso consiste en recubrir una superficie plana como silicio o vidrio con una capa uniforme y delgada ( de grosores del orden de micras a nanómetros) de un producto, usualmente resinas fotosensibles o polímeros. El depósito del producto se realiza por centrifugación. El equipo tiene un rango de trabajo de 100 rpm a 12.000 rpm.
Litografía por haz de electrones, EBL – Elphy Plus de Raith

La EBL se basa en la exposición selectiva de un material (resina) sensible a los electrones mediante un haz de electrones focalizado que nos permite realizar Litografía con una resolución actual de unos 100 nm. El material polimérico más utilizado para este fin debido a la resolución alcanzada es el Polimetacrilato de Metilo (PMMA)

• Velocidad de escritura máxima de 6 MHz
• Control del tiempo que el haz está parado en un píxel o dwell time < 2 ns
• Software para la corrección del efecto de proximidad
• Sistema de retirada del haz de alta velocidad, Beam Blanker electrostático
• Electrónica de amplificación del Beam Blanker
• Medidor de corriente con precisión de pico amperímetro, Picoamperímetro Keithley
• Portamuestras Universal para litografía
 
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