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基于电射流打印的光刻工艺研究及实验分析

基于电射流打印的光刻工艺研究及实验分析

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作者：李金来吉林大学

学位级别：硕士

本文主要研究内容是基于电射流打印的光刻工艺研究及实验分析,通过将光刻技术与电射流打印技术结合,解决了光刻技术目前存在的成本高,制作工艺复杂,需制备多个掩模板等问题。本文的主要工作与创新点如下所示:本文首先结合当前光刻技术... 详细信息

本文主要研究内容是基于电射流打印的光刻工艺研究及实验分析,通过将光刻技术与电射流打印技术结合,解决了光刻技术目前存在的成本高,制作工艺复杂,需制备多个掩模板等问题。本文的主要工作与创新点如下所示:本文首先结合当前光刻技术与电射流打印技术的研究现状提出了光刻技术存在的问题,从电射流打印技术的机理出发,对于射流进行受力分析了解各个分力之间的平衡关系,定性分析各个参数对于打印效果的影响。对射流的流场方程与电场方程进行分析,推导出适合本文的电流体动力方程,找到适合本文的启动电压预测公式。使用COMSOL Multiphysics建立电射流打印的二维模型,将电场与流场耦合设定参数,使电场力转变为流场中的体积力,设置边界条件,初始条件,计算步长,计算时间等。从微观角度观察了泰勒锥表面的电荷聚集情况与内部的速度场分布,与相应理论进行验证。分别研究打印高度,入口流量,加载电压与流体粘度四个不同参数对于锥射流打印模式与泰勒锥形成的影响,为实验部分提供了参考。购置并组装试验台;对于光刻胶溶液性质进行测量;设计调整打印参数;验证启动电位并对于锥射流打印模式进行捕捉等。对于34g喷针进行分组实验,探究电压与打印高度对于打印线宽的影响,推导出相应的经验公式,得出打印高度对于线宽的影响图像呈现“抛物线状”,在适当的范围内,线宽随着电压的增加而减小,对于电射流打印光刻胶奠定了基础。利用“电容器”理论,解释了实验中利用不同打印基底得出不同打印效果的现象,提供理论支撑;将电射流打印机理与瑞利不稳定性结合,合理解释了带点小液滴破裂的实质。对于四种不同口径的喷针进行了分组实验,得出喷针口径越小,电射流打印线宽越小的结论。最终在打印高度为480微米,打印电压为1600v时,使用34g喷针打印出了平均线宽为22.76微米,最细线宽为9.7微米的光刻胶线条。

关键词：电射流打印技术泰勒锥光刻技术 Comsol仿真分析

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