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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳碧媛
研究生(外文):Bi Yuan Chen
論文名稱:懸浮橋奈米結構的製作
論文名稱(外文):Fabrication of Free-standing Nanostructures
指導教授:周亞謙
指導教授(外文):Y. C. Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:奈米結構電子束奈米微影術SOI原子力顯微鏡化學蝕刻探針
外文關鍵詞:NanostructureE-BeamNanolithographySilicon on InsulatorAtomic Force Microscopychemical etchingtipSi
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本論文主要在研究如何製作一個奈米級(10-9m)的微橋(free-standing)結構,在利用了原子力顯微鏡AFM(Atomic Force Microscopy)微影和溼式蝕刻(Wet Etching)的方法,以及電子束微影(E-Beam lithography)和溼式蝕刻(Wet Etching)、乾式蝕刻(Dry Etching)來製作懸浮橋的機械共振結構。以AFM微影製作懸浮橋的奈米結構時,需要注意氧化方塊之間的距離,如果太寬(μm)則不容易製作成懸浮橋,太窄(0.1nm)懸浮橋會斷掉。以AFM微影製作懸浮橋結構,可以知道氧化高度和溫度、溼度有關。以E-Beam lithography製作懸浮橋,Dosage過大會造成pattern過於膨脹,微橋的間距過短,若Dosage過小則會造成未完全將光阻(PMMA)曝光完,微橋的間距過大。樣品1表面容易因蝕刻而剝離,溫度控制不佳、蝕刻時間過久等因素。改善方法是將樣品表面的Si3N4加厚,可以抵擋KOH蝕刻Si和HF蝕SiO2樣品2的懸浮橋比較容易塌陷,改善方法是將Si的厚度加厚至2000Å可以使懸浮橋不易塌陷,或者將底下的SiO2厚度也加深至4000Å。我們再利用乾式蝕刻來確定蝕刻Si薄膜的變因,所遇到的困擾是光阻太薄很容易一下子就將光阻完全打穿,改善方法是將光阻鋪厚至少5000Å最後我們發現其實AFM微影或E-Beam lithography方法製作懸浮橋的奈米結構,兩者是相輔相成的。

摘要..................…………………………………………………………a
致謝.................………………………………………………………….b
目錄........……………………………………………………………......c
圖目錄............………………………………………………………......e
表目錄........……………………………………………………………..g
第一章 概 論..............…………………………………………..………...1
第二章 原 理..................………………………………………………...5
2-1 AFM的原理…………………………………………….…….5
2-2 AFM的操作模式……………………………………………..6
2-3 AFM實驗樣品處理的方法……………………………….….8
2-4 AFM儀器的準備工作……………………………………….10
2-4-1 定位方法…………………………………………….12
2-4-2 如何取適當的氧化速率…………………………….13
2-4-3 如何製作氧化線…………………………………….13
2-4-4 製作氧化方塊結構………………………………….13
2-5 溼式蝕刻…………………………………………………..17
第三章 E-Beam原理和實驗方法…………………………………….....27
3-1 E-Beam lithography簡介………………………………….27
3-2 SEM簡介和操作方法………………………………….…..29
3-2-1 SEM的校正…………………………………..………29
3-2-2 E-Beam lithography……………………..………..30
3-2-3 樣品處理………………………………….………..30
3-2-4 感光塗佈機使用方法…………………….………..31
3-2-5 上光阻…………………………………….………..31
3-2-6 SEM和E-Beam操作步驟………………………..….32
3-2-7 曝光圖形………………………………………..….33
3-2-8 曝光參數……………………………………..…….35
3-3 顯影…………………………………………………….……35
3-4 乾蝕刻………………………………………………….…..36
3-5 溼蝕刻………………………………………………….……40
3-6 觀測樣品2之AFM和SEM圖…………………………….…..47
第四章 實驗結果與討論..............……………………………….…...….54
參考資料............................………………………………………...……..57

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