本文主要研究?jī)?nèi)容是基于電射流打印的光刻工藝研究及實(shí)驗(yàn)分析,通過將光刻技術(shù)與電射流打印技術(shù)結(jié)合,解決了光刻技術(shù)目前存在的成本高,制作工藝復(fù)雜,需制備多個(gè)掩模板等問題。本文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下所示:本文首先結(jié)合當(dāng)前光刻技術(shù)與電射流打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀提出了光刻技術(shù)存在的問題,從電射流打印技術(shù)的機(jī)理出發(fā),對(duì)于射流進(jìn)行受力分析了解各個(gè)分力之間的平衡關(guān)系,定性分析各個(gè)參數(shù)對(duì)于打印效果的影響。對(duì)射流的流場(chǎng)方程與電場(chǎng)方程進(jìn)行分析,推導(dǎo)出適合本文的電流體動(dòng)力方程,找到適合本文的啟動(dòng)電壓預(yù)測(cè)公式。使用COMSOL Multiphysics建立電射流打印的二維模型,將電場(chǎng)與流場(chǎng)耦合設(shè)定參數(shù),使電場(chǎng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲌?chǎng)中的體積力,設(shè)置邊界條件,初始條件,計(jì)算步長(zhǎng),計(jì)算時(shí)間等。從微觀角度觀察了泰勒錐表面的電荷聚集情況與內(nèi)部的速度場(chǎng)分布,與相應(yīng)理論進(jìn)行驗(yàn)證。分別研究打印高度,入口流量,加載電壓與流體粘度四個(gè)不同參數(shù)對(duì)于錐射流打印模式與泰勒錐形成的影響,為實(shí)驗(yàn)部分提供了參考。購置并組裝試驗(yàn)臺(tái);對(duì)于光刻膠溶液性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量;設(shè)計(jì)調(diào)整打印參數(shù);驗(yàn)證啟動(dòng)電位并對(duì)于錐射流打印模式進(jìn)行捕捉等。對(duì)于34g噴針進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),探究電壓與打... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

采用平面工藝制作的三維結(jié)構(gòu)

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文2探針工藝則是利用微納米尺寸的探針代替了傳統(tǒng)加工工具，例如火花放電微探針，原子力顯微鏡探針等[5]。其與平面工藝最大的區(qū)別在于探針工藝直接接觸加工材料，更像是傳統(tǒng)機(jī)械加工的一種延續(xù)。高度聚焦的激光束也可以直接剝蝕形成微納米結(jié)構(gòu)，例如飛秒激光加工技術(shù)等。模型工藝則是利用制作出來的微納米級(jí)別的模具復(fù)刻出同樣的微納米結(jié)構(gòu)，例如模鑄技術(shù)，納米壓印技術(shù)等。模型工藝主要特點(diǎn)是可以低成本大量復(fù)制需要的微納米結(jié)構(gòu)，多用于微流控，納流控芯片，生物芯片的制造。適合大批量生產(chǎn)。三種技術(shù)中目前最受人廣泛研究的是光刻技術(shù)，由于光刻技術(shù)精度高，制造效果良好，在微電子芯片制造得到了廣泛的應(yīng)用。然而其成本卻占據(jù)了芯片生產(chǎn)制造總體成本的三分之一，并且有一定的復(fù)雜程度。所以針對(duì)光刻技術(shù)的以上優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于光刻技術(shù)的改進(jìn)一直以來都是熱點(diǎn)課題。1.2光刻技術(shù)在微納米制造方面有著非常良好的表現(xiàn)，是生產(chǎn)制造大規(guī)模集成電路（半導(dǎo)體）的主要技術(shù)[6]，在微光學(xué)，生物芯片，紅外器件，液晶顯示器，印刷電路等科學(xué)界和制造業(yè)也引起了極大關(guān)注。光刻的工藝流程圖如圖1.2所示。圖1.2光刻工藝流程圖光刻的主要的過程是：通過光學(xué)系統(tǒng)使涂覆在芯片表面的光敏物質(zhì)膠層曝光。再通過顯影等過程，在芯片表面形成于掩模相同的微細(xì)圖形的窗口。光刻的具體步驟為：制作掩模板，旋涂光刻膠，曝光，前烘，顯影，后烘，腐蝕，去離子水清洗，去膠等[7,8,9]。光學(xué)曝光原理與印相片相同，只是用涂覆了光刻膠（抗蝕劑）的基片取代了相紙，掩模板取代了底片。在早期，光刻圖案是通過將掩膜板與抗蝕劑表面接觸而形成的。雖然該方法在理想接觸條件下具有較高的分辨率，但由于實(shí)際接觸不理想、易產(chǎn)生缺陷、掩膜壽命短等原

第1章緒論3因，該方法已退出了生產(chǎn)。自20世紀(jì)90年代以來，光刻技術(shù)的最小特征尺寸已經(jīng)從使用365nm節(jié)點(diǎn)下降到使用193nmArF光源的65nm節(jié)點(diǎn)。2006年6月，英特爾公司演示了第一個(gè)基于45nm工藝的微處理器。根據(jù)ITRS2006,如果結(jié)合雙掩模曝光[10]和浸泡技術(shù)[11]，193nm技術(shù)甚至可以擴(kuò)展到32nm節(jié)點(diǎn)。圖1.3采用Lift-off光刻技術(shù)制作的電極圖形然而，盡管光刻技術(shù)取得了令人驚嘆的成就，但由于光刻技術(shù)隨著特征尺寸的縮小出現(xiàn)了許多關(guān)鍵的問題，對(duì)替代技術(shù)的需求仍在不斷增長(zhǎng)。例如，為了光學(xué)臨近校正(OPC，opticalproximitycorrection)[12]，越來越多的亞波長(zhǎng)特征在掩模中出現(xiàn)，連同相移掩模(PSM，phaseshiftmask)設(shè)計(jì)[13]，使得制造掩模極其困難。而且現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)通常要分成若干工藝層，通過多次光刻實(shí)現(xiàn)，甚至有多達(dá)二十幾層的微系統(tǒng)。每一個(gè)工藝層對(duì)應(yīng)于一個(gè)物理工序，具有一個(gè)平面圖形；每一層圖形的實(shí)現(xiàn)便需要用一次光刻工藝，需用一個(gè)掩模。因此傳統(tǒng)光刻既是微電子工藝中非常關(guān)鍵的工藝，也是非常復(fù)雜，昂貴的工藝。上述問題在光刻技術(shù)中亟需解決。1.3基于光刻步驟的復(fù)雜程度與掩模板制作的多樣性，本文提出了將電射流打印與傳統(tǒng)光刻相結(jié)合的新型光刻技術(shù)，新型光刻技術(shù)使得復(fù)雜的光刻步驟縮減至：電射流打印噴膠，紫外線曝光兩個(gè)步驟，并且省略了掩模板制作這一大工作，使得復(fù)雜的光刻技術(shù)變得更加簡(jiǎn)單，更易操作，節(jié)約了制作掩模板的成本并提高了工作效率。1.3.1噴墨打印是非接觸式打印的代表，廣泛用于打印電子設(shè)備[14,15,16]。噴墨打印中，電射流打印技術(shù)（Electrohydrodynamics，簡(jiǎn)稱EHD）已經(jīng)證明能夠產(chǎn)生具有微米級(jí)特征尺寸的圖案[17]。近年來，由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，電射流打印技術(shù)已


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