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1、MEMS的微细加工技术 .I.J的微细加工技术! 戴亚春#周建忠#王匀#马欣涛 !江苏大学机械工程学院机制系#江苏镇江&%&5%- 摘要!介绍了目前比较前沿的几种微型腔的机械加工方法&光刻掩模(高能束刻蚀!激光刻蚀 关键词!微型机械*微成形*.I.J*光刻掩模*激光刻蚀*MQRT*激光加工技术 中图分类号!* 6FD@=$IJQ@FDJEF=>5HDL>=M=GU=I6*6+ PTQbE:2O>)^+XU_CE>12<>@)VT !!<\A@AC:EI>@C>AABC>@)_CE>@FOU>CZABFCG;)^2A>9C
2、E>@_CE>@FO&%&5%-)!2C>E &Q?E@JDE&.I.J!.C:BC:EJ;FGA= WHUX=@B?&.C:B<$=A:2E>C:E*.C:B@*.I.J*XYGC:E\CG2<@BEY2;=EFc*MEFABAG:2C>@*MQRT*MEFAB=E>ONE:GOB]C>@GA:2><<@; 78引言 .I.J!.C:BC:EJ;FGA=)即微电子机械系统 .I.J技术的目标是通过系统的微型化(集成化来探索具有新原理(新功能的元件和系统,.I.J技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域)几乎涉及到自然及
3、工程科学的所有领域)如电子技术(机械技术(物理学(化学(生物医学(材料科学(能源科学等,其研究内容一般可以归纳为以下-个基本方面& !% !& !- 98微细加工方法 微细加工起源于半导体制造工艺)原来指加工尺度在微米级范围的加工方式,在.I.J研究领域中)它是微米级!=C:B 从基本加工类型看)微细加工可以分为#类&!% !& &机床与液压’&55/6 !基金项目!江苏大学高级人才启动基金项目万方数据 相互接合加工)如蒸镀(淀积(掺入(生长(黏接等,它包括化学镀(电镀(烧结(离子束沉淀等等加工方法, !- 而目前)微
4、细加工的常用的成型方法是&光刻掩模(高能束刻蚀!激光刻蚀 光刻!Y2=的分辨率)但是)在工程上)IU[M还面临许多有待解决的关键技术问题,为了使分辨率达到’5i-’>=和高产率)必须设计较多的非球面镜来补偿像差,这样)对非球面镜所需的材料(加工精度(计测检验精度(镀膜制作和工艺允许度等方面要求很苛刻)国际上现有技术还无法满足其要求)有待进一步开发,’5i-’>=的线宽目标)对小粒度(几乎无缺陷(大面积(均匀(高度平滑反射掩模的各种精度要求)给IU[M掩模制作带来极大的挑战和成本剧增,量产05片)2!光刻胶灵敏度&,=_):=& ’ Y,
5、 ’&机床与液压’&55/6 这些困难和挑战给IU[M带来了广阔的研究攻关领域, 电子束曝光机在/下一代0的产业化道路中)取得了较大的进展)是由于它自身的特点和优势所决定的,主要优点如下&!电子束曝光机在高分辨率器件的制备中)不需要以降低?因子来实现)所以掩模的误差因子!FG8 总之)随着微电子和微机械技术的发展)光刻技术的发展同样是非常迅速)只有当光刻加工技术有了长足的发展)微机械制造技术才能有一个飞跃, %6&7激光(准分子激光刻蚀技术 由于激光对气相或液相物质具有良好的透光性)所以强聚焦的紫外或可见光激光束能够穿透稠密的(化
6、学性质活泼的基片表面的气体或液体)并且有选择地对气体或液体进行激发,受激发的气体或液体与衬底可以进行微观的化学反应)从而进行刻蚀(沉淀(掺杂等微细加工,这些反应可分为热激活反应或化学反应, 激光化学反应的速度主要取决于激光光斑的大小(气体压强和激光强度等因素,而关键因素是材料的性质(质量输送或化学动力学)而不是入射到表面的最大光子通量,在大范围内控制入射量是改变速度的典型方法)而此处反应物的几何形状对最大加工速度的影响比光源亮度更为显著, 激光化学微细加工技术是近年来发展起来的新技术,它对于光刻掩模的修复)以及对于各种薄膜和基片进行局部沉
7、淀(刻蚀和掺杂以实现对微结构的添加或去除等加工工艺的发展起到很大的作用, 随着激光技术的飞速发展)国外一些学者开展了用激光进行三维微小型腔的加工技术的研究)如英国牛津大学 图%7激光同步扫描成型原理 77准分子激光!Ia:C=ABMEFAB 准分子激光刻蚀技术制作微机械结构与现有其它方法比较有以下几个特点& !% !& !- 由于它不需要光刻(显影等工艺)无需特殊考虑材料的光敏特性,因此在材料的选择上)可更充分地满足构件本身对材料的各种性能要求,此外)这种技术与MQRT及准MQRT技术一样)可与Q!工艺兼容)产生集成化效果,
8、 它将激光技术(!TP)!T.技术(材料科学及微细加工技术紧密地结合起来)利用高分辨率的准分子激光束结合数控技术可以直接在加工材料上刻出微细图形)直接加工出微小型腔
