โครงการพัฒนาระบบลำเลียงแสงเอกซเรย์พลังงานต่ำ ณ ห้องปฏิบัติการแสงสยาม เพื่อรองรับกระบวนการสร้างโครงสร้างในระดับนาโนเมตรด้วยเทคนิคเอกซเรย์ลิโธกราฟี

บทคัดย่อ

ในปัจจุบันระบบลำเลียงแสงที่ 6: Deep X-ray Lithography (DXL) สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) นำประโยชน์จากแสงซินโครตรอนในย่านรังสีเอกซ์ (2 – 10 keV) มาประยุกต์ใช้ในการขึ้นรูปโครงสร้างสามมิติบนพอลิเมอร์ไวแสง เนื่องจากรังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นที่สั้นและมีพลังงานสูง ทำให้สามารถสร้างโครงสร้างที่มีความละเอียดและมีสัดส่วนสูง (High aspect ratio) ในระดับไมโครเมตรได้ จึงมักนิยมใช้ในการสร้างอุปกรณ์และชิ้นส่วนขนาดเล็ก (Microdevices) ชนิดต่างๆเช่น การสร้างแม่พิมพ์จุลภาค การสร้างตัวขับเร้าและการสร้างเซ็นเซอร์ เป็นต้น อย่างไรก็ตามในการสร้างโครงสร้างในระดับนาโนเมตร (100 – 800 นาโนเมตร) ที่มีความละเอียดและมีสัดส่วนสูง (High aspect ratio) ด้วยเทคนิค X-ray lithography นั้น มีความจำเป็นต้องประยุกต์ใช้รังสีเอกซ์พลังงานต่ำในช่วง 1-2 keV เพื่อลดผลกระทบของการสะท้อนกลับของโฟตอนจากพื้นผิววัสดุ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องปรับปรุงระบบลำเลียงที่ 6: DXL สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ให้มีความสามารถในการคัดกรองพลังงานของรังสีเอกซ์ ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม (< 2 keV) สำหรับการสร้างโครงสร้างขนาดนาโนเมตร และยังมีความสามารถในการคัดกรองรังสีเอกซ์พลังงานสูงในระดับ 4-10 keV เพื่อให้รองรับงานด้าน Deep X-ray Lithography ได้อย่างมีประสิทธิภาพดังเดิม งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงระบบลำเลียงแสงที่ 6 ให้สามารถสร้างโครงสร้างที่มีความละเอียดสูงขึ้นในระดับนาโนเมตร (Sub-hundred nanometer) สามารถทำได้โดยการรวมฟิลเตอร์กรองพลังงานสูง (Be window) เข้ากับฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ (ชุดกระจกที่มุมตกกระทบเพิ่มมากขึ้น) โดยการกำหนดค่าความหนาของ Be window และมุมตกกระทบของกระจกคัดกรองพลังงานในชุดโปรแกรมสำหรับจำลองและออกแบบระบบลำเลียง (Spectra 10.2 และ Oasis 1.2) ทำให้สามารถจำลองการคัดกรองรังสีเอกซ์พลังงานต่ำ (Soft X-ray) < 2 keV ให้สามารถผ่านไปที่สถานีทดลองหรือ End-station ได้ รวมถึงสามารถบ่งบอกพื้นที่ตกกระทบของแสงบนชุดกระจกกรองความถี่ความถี่ต่ำ ทำให้สามารถกำหนดขนาดของกระจกให้เพียงพอต่อมุมตกกระทบดังกล่าวได้ นอกจากการออกแบบและพัฒนาระบบลำเลียงแสงเอกซเรย์พลังงานต่ำ งานวิจัยนี้ยังได้ทำการทดสอบและพัฒนากระบวนการเคลือบกระจกแบบหลายชั้นด้วยเทคนิค Magnetron sputtering ณ ห้องปฏิบัติการ Microsystems ระบบลำเลียงแสงที่ 6 สำหรับประยุกต์ใช้ในระบบลำเลียงแสงย่านเอกซ์เรย์พลังงานสูง สำหรับเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนระดับพลังงาน 3 GeV จากผลการเคลือบในเบื้องต้นแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการเคลือบ ทังสเตน/โบรอนคาร์ไบด์ แบบหลายชั้น (W/B4C -multilayer Mirror) สำหรับ Tomography Beamline ที่พลังงาน 30 – 60 keV

คำสำคัญ

ระดับความพร้อมของโครงการ