复合介质层微放电器的制备和性能研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又复合介质层微放电器的制备和性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：袁振精密仪器及机械褚家如教授文莉讲师二O一二年五月十五日IIIIllllllllllUlUllllLIIIIIIIllllllllllllllllUI———Y—一2———1——2————5—。—2—————1——1—UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreePreparationandCharaCter

2、iStiCSStudyoftheMiCrodiSChargeReactorwithCompositeDielectricsAuthor’SName：Specialty：Supervisor：Finishedtime：ZhenYuanPrecisionInstrumentsandMachineryProf．JiaruCHUMay15m，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已

3、经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。储躲妞中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后

4、也遵守此规定。q么开口保密(——年)作者签名．杰盈导师签名．签字日期：＆!终：．么：孑摘要为了实现亚微米精度的无掩膜刻蚀加工，我们提出了一种基于并行探针驱动的扫描等离子体加工方法。将微放电器与PZT悬臂梁相结合，通过微放电器放电产生等离子体，通过纳米孔导出到样品表面实现刻蚀，通过PZT悬臂梁实现自驱动自传感。其中微放电器的性能起着至关重要的作用，然而在前期的工作中发现设计的单介质层微放电器抗击穿能力较差，寿命较短，无法满足应用需要，因此本文对微放电器的结构做了有效地改进。使用复合介质层微放电器代替

5、原先的单介质层微放电器，采用无机介质材料和有机介质材料相结合的方法增加器件在放电过程中的性能稳定性，弥补易击穿、寿命短的不足。本文主要研究了复合介质层微放电器的结构优化、工艺制备及性能测试，着重讨论了微放电器在CHF3气体环境下的放电性能，展示了其相比于其他结构微放电器的优势。在结构设计中，微放电器需要集成于悬臂梁中。由于薄膜在加工过程中不可避免地产生内应力，导致在释放过程中悬臂梁产生一定挠度，阻碍等离子体的顺利导出进而影响刻蚀系统性能。因此，本文首先研究了以加工工艺为基础的，由残余内应力引起的悬

6、臂梁挠度与多层薄膜结构参数以及材料属性之间的计算公式。通过与ANSYS仿真结果的对比得出误差在士4％之内，说明所建模型具有很好的实用性，可以为多层薄膜悬臂梁的挠度控制和结构优化提供理论依据。为了实现结构改进的目的，在复合介质层微放电器的工艺制备过程中，本文对介质材料的加工工艺参数进行了优化，以获得优异的介电性能。讨论了薄膜的击穿强度和沉积速率与加工工艺参数之间的关系，通过实验结果的比较，获得了优异介电性能的氧化硅和氮化硅薄膜加工的工艺参数。随后根据改进后的工艺流程顺利制备出表面质量较好，无明显缺陷

7、的复合介质层微放电器，为后续的性能测试打下坚实的基础。最后，本文对制作完成的复合介质层微放电器进行了性能测试，包括在CHF，气体环境下的电学性能和光谱信息，分析了气体组成比例，气体压强以及外接电阻等放电参数对微放电器放电性能的影响，得到了不同放电模态与放电参数之间的对应关系。通过与其他结构微放电船的性能比较，证实复合介质层可以有效地提高微放电器的抗击穿能力和使用寿命，为后续工作的开展和最终实现无掩膜扫描刻蚀加工具有非常重要的意义。关键词：复合介质层微放电器工艺制备性能研究摘要———————————

8、—————————_—————_————————_———__————-_-———●_————●-————————————————————————一rIIAbstractABSTRACTThegroupsupposedthescanningmicroplasmaprocessingmethodsbasedonparallelprobe．driven，inordertorealizethemasklessscanningetchingwithmicro-nanoscaleaccurac