自由曲面灰度掩膜設計及微針工藝研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的二維和準三維加工技術已難以滿足MEMS對微器件的種類及性能要求，亟需開發(fā)新的三維微加工技術。目前已經(jīng)有多種微加工技術可以實現(xiàn)復雜三維微結(jié)構(gòu)的加工，如微細電火花加工技術、微細銑削加工技術、激光三維微成型技術等。但上述加工技術都只能進行單件加工，無法進行批量化生產(chǎn)，難以大范圍地應用。因此，對可以實現(xiàn)批量化生產(chǎn)的三維微加工技術的研究在MEMS研發(fā)和應用領域具有重要意義?；叶裙饪碳夹g和背面曝光微成型技

2、術是批量化制作三維微結(jié)構(gòu)的有效方法?；叶妊谀D的設計是灰度光刻技術重要組成部分，在應用灰度光刻技術的三維微器件制作領域中，受限于自由曲面灰度掩膜圖的設計，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，對于該方法的微針成型機理尚不明確，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

3、研究了灰度光刻技術中自由曲面灰度掩膜的設計方法和背面曝光微針成型工藝。
　　本文綜合了計算機輔助制造(CAM)中直線插補逼近刀軌生成原理、灰度光刻技術的編碼原理、鋪路法的基本原理，提出了適合于自由曲面灰度掩膜圖設計的算法。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生成灰度掩膜圖。
　　利用AutoCAD開發(fā)平臺的二次開發(fā)工具ObjectARX，在Visual Studio2008開發(fā)環(huán)境

4、下實現(xiàn)了算法的程序設計。利用微軟提供的開發(fā)類庫Microsoft FoundationClasses(MFC)設計了灰度掩膜系統(tǒng)設計界面。
　　利用自由曲面灰度掩膜系統(tǒng)設計出了四副自由曲面灰度掩膜圖，給出了算例的評價標準和誤差計算方法。結(jié)果表明，該算法可以有效地設計自由曲面灰度掩膜。本文的研究工作為自由曲面灰度掩膜的制作提供了技術積累。
　　利用標量角譜衍射理論在Matlab中進行了圓孔衍射模擬，確定了背面曝光微針成型工藝可