本文主要研究內(nèi)容是基于電射流打印的光刻工藝研究及實驗分析,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,制作工藝復雜,需制備多個掩模板等問題。本文的主要工作與創(chuàng)新點如下所示:本文首先結(jié)合當前光刻技術(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)的機理出發(fā),對于射流進行受力分析了解各個分力之間的平衡關(guān)系,定性分析各個參數(shù)對于打印效果的影響。對射流的流場方程與電場方程進行分析,推導出適合本文的電流體動力方程,找到適合本文的啟動電壓預測公式。使用COMSOL Multiphysics建立電射流打印的二維模型,將電場與流場耦合設(shè)定參數(shù),使電場力轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲌鲋械捏w積力,設(shè)置邊界條件,初始條件,計算步長,計算時間等。從微觀角度觀察了泰勒錐表面的電荷聚集情況與內(nèi)部的速度場分布,與相應(yīng)理論進行驗證。分別研究打印高度,入口流量,加載電壓與流體粘度四個不同參數(shù)對于錐射流打印模式與泰勒錐形成的影響,為實驗部分提供了參考。購置并組裝試驗臺;對于光刻膠溶液性質(zhì)進行測量;設(shè)計調(diào)整打印參數(shù);驗證啟動電位并對于錐射流打印模式進行捕捉等。對于34g噴針進行分組實驗,探究電壓與打... 

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

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

采用平面工藝制作的三維結(jié)構(gòu)

吉林大學碩士學位論文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別的模具復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。模型工藝主要特點是可以低成本大量復制需要的微納米結(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，并且有一定的復雜程度。所以針對光刻技術(shù)的以上優(yōu)缺點，對于光刻技術(shù)的改進一直以來都是熱點課題。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（半導體）的主要技術(shù)[6]，在微光學，生物芯片，紅外器件，液晶顯示器，印刷電路等科學界和制造業(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)點下降到使用193nmArF光源的65nm節(jié)點。2006年6月，英特爾公司演示了第一個基于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)甚至可以擴展到32nm節(jié)點。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，對替代技術(shù)的需求仍在不斷增長。例如，為了光學臨近校正(OPC，opticalproximitycorrection)[12]，越來越多的亞波長特征在掩模中出現(xiàn)，連同相移掩模(PSM，phaseshiftmask)設(shè)計[13]，使得制造掩模極其困難。而且現(xiàn)代集成電路設(shè)計結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)通常要分成若干工藝層，通過多次光刻實現(xiàn)，甚至有多達二十幾層的微系統(tǒng)。每一個工藝層對應(yīng)于一個物理工序，具有一個平面圖形；每一層圖形的實現(xiàn)便需要用一次光刻工藝，需用一個掩模。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)使得復雜的光刻步驟縮減至：電射流打印噴膠，紫外線曝光兩個步驟，并且省略了掩模板制作這一大工作，使得復雜的光刻技術(shù)變得更加簡單，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，簡稱EHD）已經(jīng)證明能夠產(chǎn)生具有微米級特征尺寸的圖案[17]。近年來，由于具有設(shè)備簡單，成本低廉，操作簡便等優(yōu)點，電射流打印技術(shù)已


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