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研究生： 曾志峰
Chih-Feng Tseng
論文名稱： 以旋轉光罩進行X-Ray微結構加工之研究
The Resarch on Fabricating Micro-Structure using X-Ray Lithography with Mask Rotating Method
指導教授： 雷衛台
Wei-Tai Lei
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 109
中文關鍵詞： LIGA 、3D微結構 、旋轉光罩
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    • 本論文建立LIGA製程中的X光微影加工系統，包含PC-base運動控制軟體，曝光劑量模擬程式及加工規劃參數設計軟體以及旋轉平台。此系統使用旋轉光罩加工，可配合標準實驗光罩，進行曝光顯影實驗，快速完整得到不同顯影時間下的曝光劑量對顯影深度數據庫。對於加工3D微結構，可根據已建立數據庫，藉由旋轉光罩加工理論，模擬加工結果及設計相對應光罩及運動規劃，進行曝光顯影實驗完成。

    摘要 I 目錄 II 圖目錄 IV 表目錄 VIII 1. 前言 1 1.1 簡介 1 1.2 研究目的 3 2. 文獻回顧 5 2.1 3D微結構加工 5 2.2 X光微影 10 2.2.1 吸收劑量計算 10 2.2.2 劑量與分子量改變關係 12 2.2.3 顯影速率 12 2.2.4 微影研究 16 2.3 X-Ray在光阻內所造成的輻射效應 18 2.3.1 繞射（Diffraction） 18 2.3.2 發散（Divergence） 19 2.3.3 光電子（Photoelectrons）和Auger electrons 19 2.3.4 螢光（Fluorescence） 20 2.3.5 散射（Scattering） 20 2.3.6 最佳化X光波長 21 3. 旋轉光罩設計理論 22 3.1 光罩設計分析 22 3.1.1 定轉速下開口角度與曝光劑量關係 22 3.1.2 變轉速下開口角度與曝光劑量關係 24 3.1.3 旋轉平均效應 26 3.2 加工工件的光罩設計方式 27 3.2.1 軸對稱工件（高度為r的函數） 27 3.2.2 非軸對稱工件（高度為r、θ的函數） 30 3.3 旋轉光罩加工法限制 33 3.3.1 定轉速下運動 33 3.3.2 變轉速下運動 33 4. 實驗設備 36 4.1 同步輻射中心 36 4.1.1 18B x-ray光源站 36 4.1.2 19A x-ray光源站 37 4.1.3 顯影設備 41 4.2 旋轉光罩機構設計 43 4.2.1 設計概念 43 4.2.2 光罩安裝對心誤差分析 44 4.2.3 機構固定方式 46 4.2.4 光罩對準微調機構 47 4.2.5 旋轉平台組裝 48 4.2.6 旋轉機構的最大角加速度 49 4.2.7 圖案轉移誤差模型分析 50 4.3 電控系統 51 4.3.1 架構簡介 51 4.3.2 軟體設計 52 5. 實驗規劃 54 5.1 實驗光罩設計 54 5.1.1 理論設計光罩外型 54 5.1.2 實際製造光罩外型 55 5.2 曝光顯影流程 57 5.3 曝光劑量對顯影深度之數據庫建立 59 6. 模擬及驗證 72 6.1 正向模擬及驗證結果 72 6.1.1 定轉速下 72 6.1.2 非定轉速下 77 6.2 反向模擬結果 82 6.2.1 軸對稱工件 82 6.2.2 非軸對稱工件 86 6.3 以圓形光罩進行旋轉加工 93 6.4 微透鏡製作 100 6.4.1 設計透鏡外型及對應光罩 100 6.4.2 實驗結果與原始設計的比較 101 7. 結論 105 參考文獻 106 附錄 108

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