自由曲面灰度掩膜設(shè)計(jì)及微針工藝研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的二維和準(zhǔn)三維加工技術(shù)已難以滿足MEMS對(duì)微器件的種類及性能要求，亟需開(kāi)發(fā)新的三維微加工技術(shù)。目前已經(jīng)有多種微加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維微結(jié)構(gòu)的加工，如微細(xì)電火花加工技術(shù)、微細(xì)銑削加工技術(shù)、激光三維微成型技術(shù)等。但上述加工技術(shù)都只能進(jìn)行單件加工，無(wú)法進(jìn)行批量化生產(chǎn)，難以大范圍地應(yīng)用。因此，對(duì)可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的三維微加工技術(shù)的研究在MEMS研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義?；叶裙饪碳夹g(shù)和背面曝光微成型技

2、術(shù)是批量化制作三維微結(jié)構(gòu)的有效方法。灰度掩膜圖的設(shè)計(jì)是灰度光刻技術(shù)重要組成部分，在應(yīng)用灰度光刻技術(shù)的三維微器件制作領(lǐng)域中，受限于自由曲面灰度掩膜圖的設(shè)計(jì)，通常只能加工出表面為初等解析曲面（如弧面、球面）的三維微結(jié)構(gòu)，未能實(shí)現(xiàn)包含自由曲面的三維微結(jié)構(gòu)的制作。背面曝光微針成型工藝是批量制作微針陣列的方法之一，但由于缺乏具體的理論研究，對(duì)于該方法的微針成型機(jī)理尚不明確，且目前利用該方法制作出的微針針尖尺寸不夠小，傾斜度仍有增大的潛力。本文重點(diǎn)

3、研究了灰度光刻技術(shù)中自由曲面灰度掩膜的設(shè)計(jì)方法和背面曝光微針成型工藝。
　　本文綜合了計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)中直線插補(bǔ)逼近刀軌生成原理、灰度光刻技術(shù)的編碼原理、鋪路法的基本原理，提出了適合于自由曲面灰度掩膜圖設(shè)計(jì)的算法。自由曲面灰度掩膜算法采用脈沖寬度和脈沖密度聯(lián)合調(diào)制的方法，并配合修改后的鋪路法來(lái)生成灰度掩膜圖。
　　利用AutoCAD開(kāi)發(fā)平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)工具ObjectARX，在Visual Studio2008開(kāi)發(fā)環(huán)境

4、下實(shí)現(xiàn)了算法的程序設(shè)計(jì)。利用微軟提供的開(kāi)發(fā)類庫(kù)Microsoft FoundationClasses(MFC)設(shè)計(jì)了灰度掩膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)界面。
　　利用自由曲面灰度掩膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)出了四副自由曲面灰度掩膜圖，給出了算例的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和誤差計(jì)算方法。結(jié)果表明，該算法可以有效地設(shè)計(jì)自由曲面灰度掩膜。本文的研究工作為自由曲面灰度掩膜的制作提供了技術(shù)積累。
　　利用標(biāo)量角譜衍射理論在Matlab中進(jìn)行了圓孔衍射模擬，確定了背面曝光微針成型工藝可