本文選題：微通道陣列　切入點(diǎn)：光刻　出處：《西安工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：微通道板是像增強(qiáng)器的核心器件。近幾年來(lái),隨著微光夜視技術(shù)和光電子成像器件的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的利用還原鉛硅酸鹽玻璃制成的微通道板,由于其增益不均勻、較低的幾何保真度和空間分辨率、對(duì)材料和工藝有嚴(yán)格要求等缺陷,已經(jīng)不能滿足微通道板性能的要求。因此新型微通道板的制備技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。利用MEMS加工工藝制成的硅微通道板相對(duì)于傳統(tǒng)的微通道板,不僅克服了其在加工方面的缺點(diǎn),而且在性能方面也有了很大的提高。本文對(duì)孔徑10μm,孔間距5μm,長(zhǎng)徑比20：1硅微通道板的制備技術(shù)進(jìn)行了研究。采用光刻工藝,掩蔽層圖形化工藝,反應(yīng)離子刻蝕的方法來(lái)進(jìn)行制備,該方法與電化學(xué)刻蝕的方法相比,不僅工藝簡(jiǎn)單,不需要形成腐蝕誘導(dǎo)坑,也不需要形成歐姆接觸,而且刻蝕過(guò)程易于控制。在制備過(guò)程中,各工藝的加工方法或參數(shù)都會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生影響,因此需要對(duì)各個(gè)工藝進(jìn)行研究,主要的研究?jī)?nèi)容如下：1)曝光時(shí)間、反轉(zhuǎn)烘溫度、顯影時(shí)間對(duì)光刻工藝結(jié)果有著重要的影響,因此本文首先對(duì)其進(jìn)行了研究。通過(guò)逐一控制變量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)曝光時(shí)間越長(zhǎng),光刻圖形尺寸就相對(duì)越大；反轉(zhuǎn)烘溫度越高,圖形反轉(zhuǎn)效果越好；顯影時(shí)間越大,圖案線條越清晰,但過(guò)長(zhǎng)的顯影時(shí)間會(huì)造成光刻圖形尺寸變小。通過(guò)參數(shù)優(yōu)化,得到微孔尺寸與掩模版圖形尺寸一致的光刻膠圖案,此時(shí)光刻參數(shù)為曝光10s,反轉(zhuǎn)烘115℃,顯影55s。2)掩蔽層作為抗刻蝕掩模,其圖形尺寸影響著刻蝕結(jié)果,因此需要對(duì)掩蔽層圖形化工藝進(jìn)行研究。首先采用濕法腐蝕對(duì)掩蔽層圖形化時(shí),由于掩蔽圖形為孔徑10μm,孔間距5μm的陣列微孔,孔徑較小導(dǎo)致溶液對(duì)流困難且反應(yīng)生成物H2極易吸附在反應(yīng)界面上進(jìn)行影響反應(yīng)物質(zhì)的輸送和化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí)由于腐蝕參數(shù)不合適,陣列式微孔圖形會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)腐蝕、不完全腐蝕、過(guò)腐蝕等現(xiàn)象。通過(guò)加入表面活性劑,減小溶液中表面應(yīng)力,可以促使反應(yīng)物H2排出。通過(guò)研究腐蝕液濃度、腐蝕液溫度和腐蝕時(shí)間對(duì)腐蝕結(jié)果的影響,最后得到了孔徑尺寸滿足要求的掩蔽層。但由于掩蔽層圖形是大面陣陣列微孔,微孔數(shù)目在幾百萬(wàn)以上,在濕法腐蝕時(shí),腐蝕的隨機(jī)性不可避免,同時(shí)腐蝕過(guò)程不易控制。相對(duì)于濕法腐蝕,剝離工藝能夠很簡(jiǎn)便的獲得圖形和尺寸都很好的掩蔽層。但剝離工藝對(duì)掩蔽層和光刻膠的厚度有著嚴(yán)格的要求。通過(guò)控制兩者的厚度,利用剝離,最終得到了圖形陣列整齊完整、微孔尺寸準(zhǔn)確的掩蔽層。3)對(duì)硅基微孔陣列刻蝕進(jìn)行了研究。由于刻蝕的通道直徑只有10μm,研究刻蝕速率時(shí),樣品的斷面很難沿著同一條通道中心剖開(kāi),因此為了便于測(cè)量,首先對(duì)相同尺度的槽陣列結(jié)構(gòu)進(jìn)行了刻蝕研究,主要研究了氧氣流速、反應(yīng)室壓強(qiáng)、ICP功率對(duì)刻蝕速率和刻蝕側(cè)壁垂直度的影響。結(jié)果表明,隨著反應(yīng)室壓強(qiáng)和ICP功率的增大,刻蝕速率也不斷變大。同時(shí)氧氣能夠促進(jìn)刻蝕,但增大氧氣流速,側(cè)壁的垂直度就越差。通過(guò)參數(shù)優(yōu)化,得到最佳的刻蝕參數(shù)為反應(yīng)室壓強(qiáng)12mTorr, ICP功率500W,氧氣流速5sccm。此時(shí)刻蝕速率較快,刻蝕垂直度滿足90°±0.5°的要求。然后以該參數(shù)進(jìn)行硅基微通道陣列的刻蝕,最后成功的在一英寸的硅片上,制備出了174萬(wàn)個(gè)通道孔徑為10μm,孔間距為5μm,長(zhǎng)徑比為20：1的微通道,滿足課題的要求,同時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有的工藝,刻蝕的長(zhǎng)徑比得到了提高。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN144

【參考文獻(xiàn)】

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