论文题目: 电子束液态曝光技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 孔祥东
导师: 张玉林
关键词: 电子束,曝光,抗蚀剂,微结构,固化
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着微机电系统的深入研究和快速发展,需要能够精确产生复杂曲面和各种形状微结构的加工方法与之相适应。当前能够制作三维微结构的技术主要有体硅微加工技术、LIGA(Lithographie,Galvanoformung andAbformung)技术和IH(Integrated Harden Polymer Stereo Lithography)三维光刻技术。体硅微加工技术和LIGA技术能够制作高精度、高深宽比的陡直微细结构,却难于加工含有各种微曲面和结构较为复杂的器件;IH三维光刻技术从理论上能够加工出含有任意曲面和任意高深宽比的复杂微结构,但因其工艺中x、y向的扫描是靠X/Y工作台的机械移动来完成的,所以加工精度较低,分辨率目前仅能达到亚微米级。因此这些微三维加工技术不能很好的适应将来微机电系统的高速发展,需要寻求更好的加工手段。 电子束曝光技术是目前公认的最好的高分辨率图形制作技术,主要用于0.1～0.5μm的超微细加工。在实验室条件下,已能将电子束聚焦成尺寸小于2nm的束斑,实现了纳米级曝光。电子束具有波长短、易于控制、精度高、灵活性大等优点,目前主要用于精密二维掩膜制作,但还不能制作三维立体结构。因此本论文率先提出了一种国内外均未见报道的、能够将电子束曝光的高精度性能和IH工艺能加工任意复杂器件的性能结合起来,既能加工出任意复杂的微结构又能保证其亚微米级甚至更高精度的三维掩膜/模板加工新方法——电子束液态曝光技术(Electron Beam LiquidLithography,EBLL)。作为一项开创性的工作,本论文的主要工作是首次提出了基于电子束曝光机(Electron Beams Exposure System,EBES)的电子束固化曝光微三维成型技术,从理论和实验上对其可行性以及对电子束的能量和曝光剂量与固化厚度之间的关系进行了论证研究,并在SDS-II型电子束曝光机上完成了以液态TMPTA和Epoxy618为固化对象的电子束固化实验,得到了固化的十字型微结构,充分证明了电子束液态曝光技术是切实可行的。本论文的主要工作和创新点如下:
论文目录:
原创性声明
关于学位论文使用授权的声明
摘要
Abstract
缩略词注释表
第一章 微机电系统及其微细加工技术
§1.1 微机电系统的发展及应用
§1.1.1 微机电系统的概念
§1.1.2 微机电系统的发展及国内外研究现状
§1.1.3 微机电系统的主要研究内容
§1.1.4 微机电系统的应用
§1.2 微细加工技术
§1.2.1 硅微机械加工
§1.2.2 LIGA工艺
§1.2.3 IH工艺
§1.2.4 EFAB工艺
§1.2.5 CELT工艺
§1.2.6 3D电化学微加工工艺
§1.2.7 硅膜工艺
§1.2.8 结论
§1.3 本论文研究内容
§1.3.1 论文工作的目的和意义
§1.3.2 论文的主要工作与技术创新点
§1.3.3 论文的内容安排
第二章 电子束液态曝光技术
§2.1 电子束曝光技术发展历史
§2.1.1 国外发展状况
§2.1.2 国内发展状况
§2.2 电子束曝光技术
§2.2.1 电子束曝光机的组成
§2.2.2 电子束曝光机的曝光原理
§2.2.3 电子束曝光的方式
§2.2.4 电子束曝光的特点
§2.2.5 电子束曝光技术的应用
§2.3 电子束液态曝光技术
§2.3.1 电子束液态曝光技术
§2.3.2 实现方法的可行性分析
第三章 电子束液态曝光的真空环境研究
§3.1 真空的基本概念
§3.1.1 真空的定义
§3.1.2 真空的表示方法
§3.1.3 真空的特点
§3.1.4 真空区域的划分
§3.1.5 真空技术的应用
§3.1.6 真空系统的获得和测量
§3.2 真空中电子的平均自由程研究
§3.2.1 分子的平均自由程计算
§3.2.2 以同一速度运动的分子束之间碰撞频率的计算
§3.2.3 平均自由程与速度的关系研究
§3.2.4 高速电子的平均自由程计算
§3.2.5 自由程长度的分布率研究
§3.2.6 SDS-Ⅱ型曝光机的真空度需求研究
§3.3 液体的真空气化研究
§3.3.1 液体气化影响因素的研究
§3.3.2 液态抗蚀剂的选取方法
§3.3.3 液态抗蚀剂的真空气化实验
§3.4 小结
第四章 抗蚀剂曝光反应机理及曝光能量、剂量需求研究
§4.1 电子束辐射固化机理研究
§4.1.1 电子束辐射固化的概念
§4.1.2 电子束辐射固化机理研究
§4.2 电子束辐射固化能量和剂量需求研究
§4.2.1 电子束曝光能量需求研究
§4.2.2 电子束曝光剂量需求研究
§4.2.3 结论
§4.3 电子束液态曝光实验
§4.3.1 实验部分
§4.3.2 实验结果与分析
§4.3.3 实验结论
§4.4 小结
第五章 电子束固化厚度影响因素的研究
§5.1 流体的基本知识
§5.1.1 流体的黏性
§5.1.2 静止流体的平衡微分方程
§5.1.3 达朗贝尔原理
§5.2 甩胶台转速、液体黏度与涂层厚度之间的关系研究
§5.2.1 甩胶原理研究
§5.2.2 胶层厚度与转速、黏度之间的关系研究
§5.3 固化深度与电子束能量、剂量之间的关系研究
§5.3.1 Monte Carlo模拟法计算穿透深度和能量吸收密度
§5.3.2 解析法计算穿透深度和能量吸收密度
§5.3.3 模拟计算和实验结果
§5.4 小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间完成的论文及参加的科研工作
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
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