فناوری میکرولیتوگرافی و روش های ساخت و تولید قطعه های اپتیکی پراشی 1
ساعت ٥:۳٦ ‎ب.ظ روز یکشنبه ۳٠ دی ،۱۳۸٦  

سلام امیدوارم که حالتان خوب باشد.امروز یک مقاله بسیار خوب که حاصل تلاش یکی از دانشجویان رشته مهندسی الکترواپتیک در مقطع کارشناسی ارشد است را تهیه ودر وبلاگ قرار می دهم. این مقاله به صورت سمیناری در دانشگاه صنعتی مالک اشتر برگزار گردید.که این سمینار در امتداد دفاعیه پروژه کارشناسی ارشد اقای برزویی می باشد.

در آخر از جناب آقای برزویی به خاطر اجازه شان  برای قرار دان این مطلب در وبلاگ صمیمانه تشکر می کنم.

این پست مطلب ومقاله کاملا اختصاصی می باشد..لطفا در هنگام کپی برداری نام منبع را ذکر کنید.

 

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

سمینار کارشناسی ارشد

رشته مهندسی الکترواپتیک )گرایش لیزر(

فناوری میکرولیتوگرافی و روش های ساخت و تولید قطعه های اپتیکی پراشی

استاد راهنما :دکتر محمد حسن یوسفی

دانشجو:هادی برزویی

پائیز 1385

 

روش های مختلفی برای ساخت قطعه های اپتیکی پراشی وجود دارد که بر اساس نوع طراحی وجنس ماده مورد استفاده به 4 دسته تقسیم می شوند.

دسته اول، روش کوچک سازی توسط عکاسی می باشد . از این روش تنها برای ساخت  قطعه های اپتیکی پراشی دامنه ای استفاده می شود . در این روش قطعه ی اپتیکی پراشی طراحی شده توسط چاپگر لیزری رنگی بر روی کاغذ شفاف چاپ کرده و از آن عکس می گیرند، تا همان الگو در ابعاد کوچکتر تولید شود.

دسته دوم، روش ماشینکاری مکانیکی است . از این روش برای ساخت قطعه های اپتیکی پراشی  که شامل دوایر متحد المرکزاند استفاده می شود.

دسته سوم، شامل قطعه های اپتیکی پراشی پویا  (دینامیک  (می شود که در دو نوع الکترواپتیک و اکوستواپتیک ساخته می شوند.

دسته چهارم، شامل روش های مختلف میکرولیتوگرافی و روش های وابسته به آن است. از بین روش های مذکور روش میکرولیتوگرافی قوی ترین و اعطاف پذیر ترین روش است که تقریبا تمام انواع قطعه های اپتیکی پراشی را می تواند بسازد . بدین جهت روش های مختلف میکرولیتوگرافی مورد استفاده در ساخت IC مطالعه شده و روش های تعمیم یافته آن برای ساخت قطعه های اپتیکی پراشی بررسی می شوند . سپس روش های مقرون به صرفه برای تولید انبوه مرور می گردند و در آخر یکی از روش های میکرولیتوگرافی با تمام جزئیات تشریح می گردد.

فنآوری میکرولیتوگرافی

امروزه در ساخت مدارها ی مجتمع الکترونیکی از فن آوری میکرولیتوگرافی و نانولیتوگرافی استفاده می گردد . با تغییر و تنظیم میکرولیتوگرافی موجود می توان انواع مختلفی از قطعه های اپتیکی پراشی را تولید کرد . در ا ین بخش برخی از روشها ی میکرولیتوگرافی مورد استفاده در ساخت IC  را بررسی کرده و تغییراتی که در میکرولیتوگرافی ا یجاد شده تا برا ی ساخت قطعه های اپتیکی پراشی مناسب باشد در بخش بعد ی شرح داده می شود . روشها ی مختلفی در میکرولیتوگرافی قطعه های اپتیکی پراشی وجود دارد که تمام روشهای ذکر شده شامل مراحل یکسان زیر هستند.

الف) تولید الگو برای ساخت نقاب.

ب) انتقال نقاب بر روی بستره.

ج) حکاکی بستره.

تنها یک روش وجود دارد که تمام سه مرحله ذکر شده را در یک مرحله انجام می دهد. در این روش مواد سطح بستره توسط پرتوها ی پرانرژی ( مانند لیزر اگزایمر krf  ) تصعید می شوند . در این روش با تنظیم مقدار شدت فرودی انتقال الگو بر بستره بطور همزمان با کنده کاری انجام می پذیرد.اکنون روش های مختلف رایج در میکرولیتوگرافی بررسی می گردد.

 

2 روشهای ساخت نقاب

 1-1-2 ساخت نقاب توسط چاپ لیزری (LBW)

روش چاپ الگو توسط پرتو لیزری LBW   روش انعطاف پذیر وتوانمندی در تولید الگو است. یادآوری می شود که روش نامبرده متفاوت از چاپگرهای لیزری است که طرح الکترونیکی را توسط جوهر برروی کاغذ ایجاد می کند .برای ساخت نقاب توسط چاپ لیزری باید شدت پرتو لیزر تغییر کند . برای تغییرشدت پرتولیزر ازمدوله کننده های اکوستواپتیکی استفاده میگردد وبرای تغییر مکان بستره در امتداد محور  x و y  از تداخل سنج مایکلسون استفاده  می کنند که دقت جابه جایی پرتو بر روی بستره از مرتبه   λ/4 طول موج چشمه موجود در تداخل سنج می باشد . نمایی از این دستگاه درشکل زیر آمده است.

ساخت نقاب توسط چاپ لیزری

اندازه پرتو لیزر بوسیله عدسی شیئی کانونی کننده پرتو و نوع لیزرتابشی تعیین می گردد و اگر عدسی شیئی ابیراهی هندسی نداشته باشد اندازه کوچکترین لکه ایجاد شده در کانون توسط ویژگی پراش تعیین می شود. مثلا برای دهانه بند دایروی  d = 1.22 λf/D

f   فاصله کانونی عدسی است ،D قطر عدسی شیئ است، λ طول موج فرودی است.و d قطر لکه ایجاد شده است. بعنوان مثال در یک چاپگر پرتو لیزری نوعی (LBW) که عدسی غیرکرویی با f/1   ولیزر He-cd دارد، قطر لکه پرتو لیزر حدود  0/7 μm می باشد .

2-1-2 ساخت نقاب توسط پرتو الکترونی  (EBPG)

در این روش الگوی طراحی شده توسط پرتو الکترونی بر روی نقاب چاپ می گردد. پرتوالکترونی توسط میدانهای الکترومغناطسی کانونی می شود. کوچکترین لکه ای که توسط کانونی سازی بدست می آید همان دقت پرتوالکترونی است که همانند موج اپتیکی توسط ویژگی پراش  محدود می شود. اندازه کوچکترین لکه بدست آمده در دستگاههای  EBPG حدود .125  میکرومتر می باشد. در این دستگاه نیز مانند روش LBW برای تغییر مکان بستره در امتداد x , y از تداخل سنج مایکلسون استفاده می گردد. با توجه به دقت سامانه کانونی کننده و سامانه جابه جا کننده ، واضح است که دقت بسیارعالی ا یجاد شده توسط پرتو الکترونی توسط سامانه جابه جا کننده خنثی می شود. عامل محدود کننده د یگر در ساخت نقاب توسط EBPG ساختار شیمی فیزیک، ماده نور مقاوم م یباشد که قابلیت ساخت با دقت بیشتر از 0.2 میکرومتر ندارد.

یکی از خطاهای ا یجاد شده دراین روش،انحراف باریکه الکترونی فرودی دراثر باردار شدن سطح است . برای اینکه ازباردارشدن سطح جلوگیری شود، لایه رسانا یی را در زیرماده نور مقاوم لایه نشانی می کنند و توسط آن جریان ایجاد شده را به بیرون منتقل می کنند. در ساخت نقاب با سطوح خاکستری با ید شدت فرودی برنقاب را تغییرداد . برای تغییرشدت تابش فرودی، مدت زمان تابش پرتو برسطح راتغییر می دهند و با کم وزیاد کردن زمان تابش تغییرات شدت را مدوله می کنند . نمایی ازاین دستگاه در شکل زیر آمده است .

ساخت نقاب توسط پرتو الکترونی برروی PMMA

 

ادامه در پایین


کلمات کلیدی: