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《华中科技大学》 2007年
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Casimir力测量扭秤极板加工工艺研究

程文进  
【摘要】: 随着微机电系统(MEMS)技术的迅猛发展,MEMS器件尺寸及某些分离组件的间距已经进入了亚微米范围。当一些部件之间的距离小到一定程度,Casimir效应的影响已经不能忽略。Casimir效应指的是两个相互靠近的平行导体极板会产生相互吸引的作用。它并不是一种普通的静电效应,而是一种量子效应。如何精确测量Casimir力成为科学家们研究的热点。扭秤测量系统是目前使用最为广泛的Casimir力测量实验装置,其扭秤极板是影响测量精度关键部件之一。 本文通过对扭秤极板加工工艺流程的设计和优化,完成了测量Casimir力扭秤极板的制作。扭秤极板是由硅V型槽结构和玻璃基底组成,因此本文主要研究了硅V型槽刻蚀工艺和硅玻璃键合工艺,并对相关工艺参数进行了测量和分析。主要工作包括: (1)通过对MEMS关键加工工艺的分析比较,根据扭秤极板的结构和材料的特殊性,设计了步骤简单、成本低廉的加工工艺。利用硅各向异性湿法腐蚀特性,实现硅V型槽阵列的加工;通过对硅玻璃键合工艺的研究,完成了硅结构和玻璃基底的键合连接。 (2)使用试凑法对光刻工艺参数适当调整以获得良好的图形转移;利用Veeco轮廓仪对RIE刻蚀氮化硅的速率以及KOH各向异性刻蚀硅的速率进行了测量;同时对KOH各向异性刻蚀硅V型槽的机理、刻蚀剂溶液的配方以及实验仪器的搭建进行了详细的讨论。 (3)利用玻璃的透光特性,使用紫外固化辅助中间层键合工艺实现了硅结构和玻璃基底的键合。实验研究了预键合方式、紫外固化装置的选择、键合工艺参数的控制,并对键合质量及中间层进行了测试和分析。 实验结果表明:该工艺简单有效、成本低廉;使用该工艺制作的扭秤极板硅V型槽结构标准精确;紫外固化辅助中间层键合工艺可以成功应用于硅-玻璃中间层键合,并获得了良好的键合质量,实现了扭秤极板结构层和基底的连接。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP211.4

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