微细加工技术技巧概述课件.pptVIP

微细加工技术概论;;微小机械学发展 ; 随着微/纳米科学与技术的发展，以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机械已成为人们在微观领域认识和改造客观世界的一种高新技术。 微机械由于具有能够在狭小空间内进行作业而又不扰乱工作环境和对象的特点，在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域有着广阔的应用潜力，受到世界各国的高度重视。 ;微机械涉及的基本技术主要有：微机械设计；微机械材料；微细加工；集成技术；微装配和封接；微测量；微能源；微系统控制等。 微机械的制造和生产离不开微细加工技术。 ;机械的微型化及相关的制造技术; 二、微细加工的概念及其特点 ; 微细加工的概念;微细加工与常规尺寸的加工的机理是截然不同的。微细加工与一般尺度加工的主要区别体现在： 1. 加工精度的表示方法不同。在一般尺度加工中，加工精度常用相对精度表示；而在微细加工中，其加工精度则用绝对精度表示。加工单位概念的引入。 2. 加工机理存在很大的差异。由于在微细加工中加工单位的急剧减小，此时必须考虑晶粒在加工中的作用。 3.加工特征明显不同。一般加工以尺寸、形状、位置精度为特征；微细加工则由于其加工对象的微小型化，目前多以分离或结合原子、分子为特征。 ;微细加工作为精密加工领域中的一个极重要的关键技术，目前有如下的几个特点： 1. 微细加工和超微细加工是多学科的制造系统工程； 2. 微细加工和超微细加工是多学科的综合高新技术； 3. 平面工艺是微细加工的工艺基础； 4. 微细加工技术和精密加工技术互补； 5. 微细加工和超微细加工与自动化技术联系紧密； 6.微细加工检测一体化。;三、微细加工机理 ;微细加工机理 ;微细加工机理 ;微细加工机理 ;不同微细加工方法的加工机理;四、高能束流微细特种加工技术 ;高能束流微细特种加工技术 ;1、电子束微细加工技术 ;电子束微细加工的特点;;1)电子枪 电子枪是获得电子束的装置。它主要包括电子发射阴极、控制栅极和加速阳极等。发射阴极一般用钨或钽制成。小功率时用钨或钽做成丝状阴极；大功率时用钽做成块状阴极。控制栅极为中间有孔的圆筒形，其上加以较阴极为负的偏压，既能控制电子束的强弱，又有初步的聚焦作用。加速阳极通常接地，而阴极接很高的负电压。 2)真空系统 真空系统是为了保证在电子束加工时维持(1.33×10-2?1.33×10-4)Pa的真空度。因为只有在高真空中，电子才能高速运动。 3)控制系统和电源 电子束加工装置的控制系统包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流强度控制以及工作台位移控制等。 ; 根据其功率密度和能量注入时间的不同，电子束加工可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等。归纳起来，电子束在微细加工领域中的应用分为两大类：电子束热微细加工和电子束化学微细加工。 ;应用一：电子束热微细加工;应用一：电子束热微细加工;电子束打孔; 利用电子束在磁场中偏转的原理，使电子束在工件内部偏转，还可以利用电子束加工弯孔和曲面。;电子束焊接是利用电子束作为热源的一种焊接工艺，在焊接不同的金属和高熔点金属方面显示了很大的优越性，已成为工业生产中的重要特种工艺之一。 电子束焊接具有以下的工艺特点： (1)焊接深宽比高。 (2)焊接速度高，易于实现高速自动化。 (3)热变形小。 (4)焊缝物理性能好。 (5)工艺适应性强。 (6)焊接材料范围广。; 第二类为电子束化学微细加工，电子束的能量较小，一般小于30keV，主要用于大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)复杂图形的制备以及光刻掩膜图形的制备。 它利用电子束流的非热效应，功率密度较小的电子束流与电子胶(又称电子抗蚀剂)相互作用，电能转化为化学能，产生辐射化学或物理效应，使电子胶的分子链被切断或重新组合而形成分子量的变化以实现电子束曝光。包括电子束扫描曝光和电子束投影曝光。 电子束曝光微细加工技术，已经成为生产集成电路元件的关键性加工手段。; 目前微细加工中采用的曝光技术主要有电子束曝光技术、离子束曝光技术、X射线曝光技术、准分子激光曝光技术等。 其中： 离子束曝光技术具有最高的分辨率； 紫外准分子激光曝光技术具有最佳的经济性； 电子束曝光技术则代表了最成熟的亚微米级曝光技术。; 电子束曝光主要分为两类：扫描电子束曝光，又称电子束线曝光；投影电子束曝光，又称电子束面曝光。 电子束扫描是将聚焦到小于1μm的电子束斑在大约(0.5?5)mm的范围内按程序扫描，可曝光出任意图形。扫描电子束曝光除了可以直接描画亚微米图形之外，还可以制作掩膜，这是其得以迅速发展的原因之一。 投影电子束曝光的方法是使电子束先通过原版，再按比例缩小投影到电致抗