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研究生： 翁儷瑜
Li-Yu Weng
論文名稱： 熱感應分子應用在奈米製造研究
Applications of Rhodamine B Molecules for Nanofabrication
指導教授： 朱鐵吉
Tieh-Chi Chu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 生醫工程與環境科學系
Department of Biomedical Engineering and Environmental Sciences
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 91
中文關鍵詞： 若丹明 、電子束微影 、奈米壓印微影 、熱感應
外文關鍵詞： Rhodamine B, electron beam lithography, nanoimprint lithography, temperature-sensitive
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    • 在很多研究領域和工業過程中，溫度一直是控制反應動力學、產品良率及反應過程的一項重要參數，對溫度的測量，傳統則採用像溫度計和熱電偶的物理探測器，這些探測器通常具有使用上的限制，例如：它們具有既定的大小，無法適用於小體積的測量；外加電場或磁場會對物理探測器的測量產生干擾。因此，當我們採用若丹明或其他溫度感測的螢光染劑，來做熱效應量測時，不但可以克服物理感測器使用上的侷限，也可以直接量測溫度，用來評估電子束微影製程中所產生的熱對關鍵尺寸造成的形變。
    本論文分為三部份，第一部份為針對若丹明的溫度感測特性及
    機制進行探討，以及熱動力學相關參數之求得；第二部分為將若丹明應用於電子束微影，對電子束劑量所對應的溫度進行評估，以及不同基材所呈現的溫度差異現象；第三部分利用若丹明對奈米壓印微影的壓印溫度之準確度進行驗證，以及奈米壓印微影的模板之製作，並將模板應用於不同壓印溫度，進而對壓印圖案的轉移完整性做評估。

    In many research and industrial processes, temperature is a key parameter governing reaction kinetics, product performance, and process control. Conventionally, physical probes such as thermometers and thermocouples are used to measure temperature. These probes often have limited utility. Typical limitations include their physical size, their interference with applied electric or electromagnetic fileds. Hence, we adopt temperature-sensitive fluorescent dye such as Rhodamine B or any others to evaluate thermal effect. Fluorescent probes not only overcome the limitations of physical probes but also allow temperature measurements directly to evaluate the distortion of critical dimension due to heating in electron beam lithography.
    This thesis contains three parts. First, we try to study the temperature-sensitive characteristics and mechanism of Rhodamine B and explore the parameters about thermodynamics. Second part, application of Rhodamine B in electron beam lithigraphy to evaluate the temperature corresponding to exposure dose and observe the phenomenon of temperature difference using different materials. Third part, using Rhodamine B to test and verify the accuracy of imprint temperature in Nanoimprint lithography(NIL). Using NIL molds fabricated in different imprint temperatures evaluate the transfer integrity of defined pattern.

    總目錄 摘要謝誌 總目錄 表目錄 圖目錄 第一章 簡介 1.1電子束微影 1.1.1 概述 1.1.2 電子束微影的進步 1.1.3 微影製程 1.2 影響電子束微影解析度的因素 1.2.1 散射效應 1.2.2 充電效應 1.2.3 加熱效應 1.3 奈米壓印微影 1.3.1 概述 1.3.2 奈米壓印微影系統簡介 1.3.3 壓印圖案溫度差異的觀察 1.4溫度量測的方法 1.4.1掃描式焦耳熱膨脹顯微鏡 1.4.2 脈衝電聲法 1.5 溫度感測之螢光染劑 1.5.1常用的染劑種類 1.5.1.1 EuTTA 1.5.1.2 Dy:YAG 1.5.1.3 若丹明 1.5.1.4 螢光染劑比較 1.5.2 若丹明的發光機制 1.5.2.1 溶劑對若丹明發光機制之影響 1.5.2.2溫度對若丹明發光機制之影響 1.5.2.3 酸鹼度對若丹明發光機制之影響 1.6 論文架構 第二章 若丹明的基本特性之研究 2.1 研究動機與目的 2.2 實驗藥品與設備 2.2.1 實驗藥品 2.2.2 實驗設備 2.3螢光偵測系統介紹 2.4 若丹明的基本特性之研究 2.4.1 若丹明螢光強度與溫度之關係 2.4.1.1 實驗步驟 2.4.1.1.1加熱板的校正 2.4.1.1.2 RB＋PGMEA 2.4.1.1.3 RB＋NEB 2.4.1.2 實驗結果 2.4.1.3 結果討論 2.4.2 若丹明的UV穿透率與溫度之關係 2.4.2.1 實驗步驟 2.4.2.2 實驗結果 2.4.2.3 結果討論 2.4.3 若丹明螢光強度與濃度之關係 2.4.3.1 實驗步驟 2.4.3.2 實驗結果 2.4.3.3 結果討論 2.4.4 若丹明螢光強度與加熱時間之關係 2.4.4.1 實驗步驟 2.4.4.2 實驗結果 2.4.4.3 結果討論 第三章 若丹明運用於電子束微影熱效應之研究 3.1 研究動機與目的 3.2 實驗藥品與設備 3.2.1 實驗藥品 3.2.2 實驗設備 3.3 若丹明對熱效應之研究 3.3.1電子束曝光劑量與溫度之關係 3.3.1.1 實驗步驟 3.3.1.2 實驗結果 3.3.1.3 結果討論 3.3.2不同材質曝光劑量與溫度之比較 3.3.2.1 實驗步驟 3.3.2.1.1 二氧化矽薄膜 3.3.2.1.2 鋁薄膜 3.3.2.2 實驗結果 3.3.2.3 結果討論 3.3.3不同厚度的材質曝光劑量與溫度之比較 3.3.3.1 實驗步驟 3.3.3.1.1 二氧化矽薄膜 3.3.3.1.2 鋁薄膜 3.3.3.2 實驗結果 3.3.3.3 結果討論 3.3.4電子轟擊次數與螢光強度之關係 3.3.4.1 實驗步驟 3.3.4.2 實驗結果 3.3.4.3 結果討論 3.3.5 運用阻劑敏感度評估熱能的累積 3.3.5.1 實驗步驟 3.3.5.2 實驗結果 3.3.5.3 結果討論 第四章 若丹明運用於奈米壓印微影之研究 4.1 研究動機與目的 4.2 實驗藥品與設備 4.2.1 實驗藥品 4.2.2 實驗設備 4.3 評估奈米壓印微影壓印溫度之均勻及準確性 4.3.1 探討壓印溫度的均勻性 4.3.1.1 實驗步驟 4.3.1.2 實驗結果 4.3.1.3 結果討論 4.3.2 壓印壓力及溫度的改變 4.3.2.1 實驗步驟 4.3.2.2 實驗結果 4.3.2.3 結果討論 4.4製作過程與技術 4.4.1 實驗步驟 4.4.2 實驗結果 4.4.2.1 Bare silicon 4.4.2.1.1 NEB 4.4.2.1.2 DSE 4.4.2.2 thermal oxide 4.4.2.2.1 NEB 4.4.2.2.2 DSE 4.4.2.3 石英 4.4.2.3.1 DSE 4.4.3 結果討論 4.5 評估奈米壓印微影加熱溫度對壓印圖案之影響 4.5.1 實驗步驟 4.5.2 實驗結果 4.5.3 結果討論 第五章 結論 5.1實驗結論 5.1.1 若丹明的基本特性之研究 5.1.2 若丹明運用於電子束微影熱效應之研究 5.1.3 若丹明運用於奈米壓印微影之研究 5.2未來工作與建議 5.2.1 若丹明的基本特性之研究 5.2.2 若丹明運用於電子束微影熱效應之研究 5.2.3 若丹明運用於奈米壓印微影之研究 參考文獻

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