用于光刻膠烘干的熱板的研制.pdf

1、摘要光刻工藝及其相關(guān)技術(shù)是微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)加工工藝的重要組成部分。均膠和烘干是光刻工藝中不可缺少的一道工序，為增加膠層與硅片表面粘附能力，提高在接觸式曝光中膠層與掩模版接觸時的耐磨性能及穩(wěn)定膠層的感光靈敏度，通常采用烘箱或熱板等加熱設(shè)備對光刻膠進(jìn)行干燥。由于熱板易于達(dá)到在膠的厚度方向快速均勻烘干等要求，目前越來越多地采用電熱板加熱的方式。熱板的表面溫度均勻性、溫度控制精度、溫度上升速度等是熱板的主要性能指標(biāo)。進(jìn)口熱板性能好但價

2、格昂貴，國產(chǎn)熱板可選種類又較少，本文根據(jù)課題研究的需要設(shè)計了一種溫度控制精度高、板面溫度均勻性好、成本低的電加熱板，用于光刻膠的烘干。本文在查閱了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，首先根據(jù)電熱板的性能要求，選擇了熱板的基本結(jié)構(gòu)方式、各部分的組合形式、基本加熱元件及熱板的材料等等。利用有限元熱分析方法對熱板板面溫度均勻性進(jìn)行了分析，經(jīng)多次模擬分析和調(diào)整加熱結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計出了滿足熱板板面的溫度均勻性可達(dá)1℃要求的加熱元件排布方式，并以此為主要依據(jù)完成了

3、整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。以階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，初步建立起控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了適用于該電熱板的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括溫度檢測電路、PD控制器、電壓脈寬變換電路及執(zhí)行元件。通過控制系統(tǒng)調(diào)試，得出滿足熱板工作溫度精度需要的整定參數(shù)。在熱板常用溫度點(diǎn)90℃和120℃對溫度控制系統(tǒng)分別進(jìn)行了性能測試和誤差分析。結(jié)果表明，熱板的溫度上升時間小于20min、溫度控制梢度均在110C之內(nèi)，滿足熱板的工作需要。關(guān)鍵詞:熱板有限元溫度場均勻性溫度控制

4、中國科學(xué)院研究生院碩士學(xué)位論文第一章緒論1.，引言微電子機(jī)械系統(tǒng)(MicroelectromechanicalSystem簡稱MEMS，亦稱微型機(jī)電系統(tǒng))是最近二十年來發(fā)展起來的一個新興領(lǐng)域，它涉及機(jī)械、電子、光學(xué)、化學(xué)、生物等多個學(xué)科，將對21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)、人類生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生革命性的影響，并將在未來高科技戰(zhàn)爭中扮演著舉足輕重的角色。微機(jī)械制作工藝是微機(jī)械的研究重點(diǎn)之一，光刻工藝及其相關(guān)技術(shù)是微機(jī)械工藝的重要組成部分。光刻工藝流程

5、一般包括:硅片脫水、涂膠、前烘、曝光、顯影、堅膜等工藝。涂在硅片表面的液態(tài)光刻膠，在硅片高速旋轉(zhuǎn)時因離心作用由軸心沿徑向流出硅片，粘附在緊靠硅片表面的膠受粘著力而被留下，可得到一層均勻分布的膠層。為增加膠層與硅片表面粘附能力，提高在接觸式曝光中膠層與掩模版接觸時的耐磨性能，同時為了提高和穩(wěn)定膠層的感光靈敏度，通常采用烘箱或熱板這兩種加熱設(shè)備對光刻膠進(jìn)行千燥。光刻膠是否能在所期望的溫度下均勻加熱干燥則取決于烘箱或熱板的性能?；?.2熱板研

6、制的目的及意義烘箱是一種廣泛用于醫(yī)藥、食品、輕工、化工等行業(yè)的千燥設(shè)備。具有污染小，不對被干燥物品內(nèi)在質(zhì)量造成破壞的特點(diǎn)。其工作原理主要有兩種:一種是真空型干燥烘箱另一種為熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)箱。前者是利用真空泵進(jìn)行抽氣抽濕，使工作室內(nèi)形成真空狀態(tài)，降低水的沸點(diǎn)，充分利用熱量，主要適用于對熱敏性物料和含有溶劑及需要回收物料的干燥。而后者則是利用風(fēng)機(jī)對熱交換器進(jìn)行強(qiáng)制對流換熱的方式加熱空氣，箱內(nèi)得以能保持相對穩(wěn)定的溫度。其特點(diǎn)是大部分熱風(fēng)在箱內(nèi)進(jìn)行