專利名稱：移動樣品平臺實現pmma三維微加工的方法
技術領域：
本發明涉及一種微電子制造技術領域的加工的方法，特別涉及一種移動樣品 平臺實現PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)三維微加工的方法。
背景技術：
微構件對于器件小型化的趨勢有著重要的意義。微構件的曲面加工對于MEMS 器件的性能和三維結構起著非常關鍵的作用，很多微光學器件需要曲面加工，將 會提高它們的性能。因此需要發明一種方法來制造具有可控深度(曲面)的微構 件。另一方面，為了掌握在微構件在三維情況下的失效行為，需要大量具有不同 深度和寬度的圓柱體式樣，來進行一系列的壓力試驗。現有的技術一般是采用刻 蝕的方法來制造這樣的圓柱體樣品，用這種方法要獲得不同的深寬比的樣品，需 要分別在不同的硅片上改變刻蝕時間來獲得，對于需要大量深度不同樣品的情 況，成本比較高。并且刻蝕本身耗時多。因此有必要發明一種快速經濟地制造這 樣的試驗樣品的方法。
經對現有技術的文獻檢索發現，F. Munnik等在《Microelectronic Engineering》(微電子工程)2003年67 - 68巻96 - 103頁上發表的 "High aspect ratio, 3D structuring of photoresist materials by ion beam LIGA，， (利用離子束LIGA制造高深寬比、三維結構的光刻材料)，該文中提出利用離子 束加工三維結構。具體方法為利用高速質子束轟擊加工樣品材料，加工的深度 可以通過改變離子束的能量來變化，形成圖形的傾斜角度可以通過改變樣品材料
與質子束間的角度來實現，可以實現加工較復雜的三維立體結構。其不足在于 由于形成圖形的傾斜角度采取了傾斜樣品的方法來實現，這大大提高了整個儀器 設備的復雜程度，而且使效率大大降低。
檢索中還發現，在中國專利《用x射線曝光制造不同深寬比的微機械構件的 方法》(專利號200410084556 xs)中，提出了通過控制X射線的劑量分布和改 變掩膜圖形間的間距得到不同深寬比的構件。其不足之處在于只能做出形狀相似 的只是深寬比不同的簡單三維圖形，不具有很強的推廣價值。
發明內容
本發明針對現有的技術的不足，提供一種移動樣品平臺實現PMMA三維微加 工的方法。它能有效地克服采用傾斜樣品制造方法中裝置的復雜性和成本高、改 變掩膜間距離方法中的三維圖形簡單的缺點，適用于制造三維上窄下寬的結構。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括如下步驟
第一步、x射線束依次通過x光過濾器、x光掩膜版然后照射到樣品上，樣
品平臺固定樣品且可以實現二維的平動。
第二步、利用一塊掩模版，通過移動樣品臺和改變停留在各個位置的時間來
精確控制曝光時間，從而控制x射線在各個位置的入射總量，某一位置的x射線
入射總量與這個位置的PMMA刻蝕深度成正比，從而得到由深度不同的部分構成 三維立體上窄下寬的PMMA結構。
所述的X光過濾器由鈹層和開普頓窗共同組成。
所述的X光過濾器只能使高于過濾器的能量閾值的X射線通過。
所述的X光過濾器、X光掩膜版、樣品平臺相互平行。
所述的X射線束是垂直照射到相互平行的X光過濾器、X光掩膜版、樣品平臺。
所述的PMMA對X光感光，且刻蝕深度與X射線入射總量成正比。 本發明和現在制造不同深寬比的微結構所采用的刻蝕方法相比，提供了一種 靈活的制造方法，它僅僅通過控制X射線曝光量(即時間)和移動樣品平臺就能 得到深度不同的結構，克服了采用傾斜樣品制造方法中裝置的復雜性和成本高、 改變掩膜間距離方法中的三維圖形簡單的缺點，夠用這種方法來制備光學透鏡中 的復雜結構。
圖1移動樣品平臺實現PMMA三維微加工示意圖 圖2 X光掩膜板示意圖 圖3 X樣品刻蝕結果示意圖
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明 技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發 明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
第一步、如圖1所示，高能回旋電子束發射出X射線，X射線束的全長是 1.58m。利用200um厚的鈹和50um厚的開普頓窗(5mmX30mra)共同組成過濾 器以得到光子能量超過1. 3kev的硬X射線。經過過濾的硬X射線通過X光掩膜 板照射到樣品上，樣品平臺固定樣品且可以實現二維的平動。
第二步、利用一塊掩模版，通過移動樣品臺和改變停留在不同位置的時間來 精確控制曝光時間，從而控制X射線在不同位置的入射總量。某一位置的X射線 入射總量與這個位置的PMMA刻蝕深度成正比，從而得到由深度不同的部分構成 三維立體上窄下寬的PMMA結構。
如圖2所示，利用已經制造的X光掩膜板，該X光掩膜板中央鏤空，鏤空 圖形為正方形，尺寸200umX200um。
(1) 第一次曝光，曝光時間30秒，通過計算得到曝光劑量為0. 01Ah;
(2) 將樣品臺沿X方向移動200 u m，進行第二次曝光，曝光時間60秒， 通過計算得到曝光劑量為0. 02Ah;
(3) 將樣品臺沿X方向移動200um，進行第三次曝光，曝光時間90秒， 通過計算得到曝光劑量為0. 03Ah;
(4) 將樣品臺沿X方向移動200um，進行第四次曝光，曝光時間120秒， 通過計算得到曝光劑量0. 04Ah。
(5) 將樣品從樣品臺取下，37'CGG顯影液中顯影適當的時間。
如圖3所示，本實施例得到的三維P麗A結構，沿X方向深度分別為100 u m， 200um， 300um， 400um。另外，所得到的構件的表面粗糙度在30nm以內，少 于波長的十分之一。顯影后的表面是非常平整的，能夠用這種方法來制備光學透 鏡中的復雜結構。
權利要求
1、一種移動樣品平臺實現PMMA三維微加工的方法，其特征在于，包括如下步驟第一步、X射線束依次通過X光過濾器、X光掩膜版然后照射到樣品上，樣品平臺固定樣品且可實現二維的平動；第二步、利用一塊掩模版，通過移動樣品臺和改變停留在各個位置的時間來控制曝光時間，從而控制X射線在各個位置的入射總量，某一位置的X射線入射總量與這個位置的PMMA刻蝕深度成正比，從而得到由深度不同的部分構成的三維立體上窄下寬的PMMA結構。
2、 根據權利要求1所述的移動樣品平臺實現PMMA三維微加工的方法，其特征 是，所述的X光過濾器只能使高于過濾器的能量閾值的X射線通過。
3、 根據權利要求1或者2所述的移動樣品平臺實現PMMA三維微加工的方法， 其特征是，所述的X光過濾器由鈹層和開普頓窗共同組成。
4、 根據權利要求1所述的移動樣品平臺實現PMMA三維微加工的方法，其特征 是，所述的X光過濾器、X光掩膜版、樣品平臺相互平行。
5、 根據權利要求1所述的移動樣品平臺實現P麗A三維微加工的方法，其特征 是，所述的X射線束是垂直照射到相互平行的X光過濾器、X光掩膜版、樣品平臺。
全文摘要
本發明公開了一種微制造領域的移動樣品平臺實現PMMA三維微加工的方法。X射線束依次通過X光過濾器、X光掩膜版然后照射到樣品上，樣品平臺固定樣品且可以實現二維的平動。利用一塊掩模版，通過移動樣品臺和改變停留在不同位置的時間來精確控制曝光時間，從而控制X射線在不同位置的入射總量。不同位置X射線曝光量不同，從而使得不同位置的PMMA刻蝕深度不同，得到由深度不同的部分構成的三維立體上窄下寬的PMMA結構。本發明僅僅通過控制X射線曝光量和移動樣品平臺就能得到深度不同的結構，克服了采用傾斜樣品制造方法中裝置的復雜性和成本高、改變掩膜間距離方法中的三維圖形簡單的缺點。
文檔編號G03F7/20GK101393390SQ20081020003
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月18日 優先權日2008年9月18日
發明者張俊峰, 李以貴, 陽 高 申請人:上海交通大學