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研究生: 王群智
Chun-chih Wang
論文名稱: 使用動態光罩微影技術於單層製作3D微小元件之研究
Research of Using Dynamic Mask Photolithography Technology to Fabricate 3D Micro-Device in Single Layer
指導教授: 鄭正元
Jeng-Ywan Jeng
口試委員: 汪家昌
Jia-Chang Wang
鄭逸琳
Yih-Lin Cheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 94
中文關鍵詞: 動態光罩微影技術DMD
外文關鍵詞: Dynamic Mask Photolithography, DMD
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  • 本論文主要是探討感光性材料之硬化機制並提出新的概念與方法於單層材料上製作3D微小元件。
    在製程中是利用面成型加工技術,依感光性材料對不同波長有著不一樣的光敏感度之特性與自行設計鏡組來搭配平台以改變光聚焦位置,並運用本實驗室所研發的DLP(Digital Light Projection)動態光罩技術(Dynamic Mask Technology)於單層材料上製作3D微小元件,藉以改善半導體製程製作3D微小元件需多道光罩與對位問題的缺點,以節省製作成本與時間。
    為驗證本研究之加工方法其可行性,目前應用於V-groove、導光板上的微特徵與微風扇等元件之製作。以V-groove之製作而言,則可製作出較蝕刻法更具彈性之角度;而在導光板上的微特徵之製作,有著製程簡單與製作快速的優點。至於在微風扇製作之部分,在製程中則是將感光性材料直接運用在建構實體層與支撐層的部分,改善了本實驗室先前利用固態填補支撐層技術製作時的繁雜步驟與對位的問題。


    The aim of this thesis is studying the hardening mechanism of photo -polymer material and demonstrates new concept and method to fabricate micro 3D components on the single floor of materials.
    In the fabricating process, this research uses surface forming technology that stands on the characteristic of photopolymer material has different photosensitivity by different wavelength and changes focus position to fabricate 3D components on the single floor of materials. Moreover, this research uses DLP Dynamic Mask Technology to improve the problem that needs lot of masks and alignment, when fabricating 3D component in the semiconductor process.
    In order to prove the feasibility of the process, it applies to fabricate micro 3D components, such as V-groove, the pattern of Light Guide Plate and micro fan at present. As for fabricating V-groove, it can make the angle more elastic than the etching process. Utilizing the new process on making the pattern of Light Guide Plate, it is more simple and quickly. As for fabricating the micro fan, it directly uses photo-polymer material to build the entity layers and support layers to improve the miscellaneous steps and alignment questions that using the solid state support layer technology fabricates the 3D micro components to produce.

    摘要 ………………………………….…..…………...I Abstract ......................................II 誌謝...........................................III 目錄 ………………………………………............IV 圖表索引................................. ....VII 第一章 緒論....................................1 1.1 前言.................................... ..1 1.2 研究背景...................................2 1.3 研究動機及目的......................... .3 第二章 文獻探討................................5 2.1 微快速原型技術.............................5 2.1.1 An adaptive electro-optic mask...........7 2.2 微成型技術.................................9 2.2.1 Two-photon Micro Stereo lithography with Submicron Resolution......9 2.2.2 灰階光罩技術.............................10 2.3 DLP (Digital Light Processing)投影機...... 12 2.3.1 DLP投影機光學系統之發展與技術....... ... 13 2.3.1.1 數位光源處理技術..................13 2.3.2 DLP之光機組件.......................... .18 2.4 動態光罩微影系統...........................22 2.4.1 動態光罩技術之簡介.......................23 2.4.2 顯微鏡微影系統...........................25 2.4.3 動態光罩式三維微影系統...................26 第三章 程式介面之研發與運用動態光罩技術製作微透鏡之探討..30 3.1 動態光罩控制程式之撰寫 ........30 3.2 運用動態光罩技術製作微透鏡之探討......... 31 3.2.1 反射之影響........34 3.2.2 材料與光源之影響.......36 3.2.3 波長之影響.......39 第四章 動態光罩微影系統之架構.......43 4.1 加工原理........43 4.2 系統之改善.......45 4.2.1 顯微鏡微影系統......45 4.2.1.1 立體顯微鏡......... 49 4.2.1.2 金相顯微鏡 .........50 4.2.2 動態光罩式三維微影系統.........52 4.2.2.1 光機系統設計.........54 4.2.2.2 成像鏡頭設計.........56 4.3 加工製程設計........65 第五章 系統之成型性研究.......68 5.1 加工流程........68 5.2 顯微鏡微影系統......... 70 5.2.1 光均勻度之測試........71 5.3 改良式動態光罩三維微影系統.......73 5.3.1 光均勻度之測試........75 5.4 元件之製作.......75 5.4.1 V-groove之製作.......76 5.4.2 導光板pattern之製作.......80 5.4.3 微風扇之製作......... 85 5.5結論........88 第六章 總結與未來發展重點........89 6.1 結論.......89 6.2 未來展望........91 參考文獻......93

    1. 鄭正元,“電腦輔助設計參考手冊—快速原型加工”,國立台灣科技大學機械工程系。
    2. 黃台生 譯,“快速原型原理與製造上應用”,六合出版社, 1997.p1~p27。
    3. Vijay K. Varadan, Xiaoning Jiang and Vasundara V. Varadan, “Microstereolithography and other Fabrication Techniques for 3D MEMS”, John Wiley & Sons LTD, Pennsylvania State University, USA, 2001, ISBN 047152185X.
    4. M. Farsari, F. Claret-Tournier, S. Huang, C. R. Chatwin, D. M. Budgett, P. M. Birch, R. C. D. Young and J. D. Richardson, 2000. “A novel high-accuracy microstereolithography method employing an adaptive electro-optic mask” Journal of Materials Processing Technology, November , pp 167-172..
    5. 莊達人 編著,“VLSI製造技術”,高立圖書有限公司,1993.p291~p306。
    6. Maruo S. and Ikuta K. (2000), “Two-photon Micro Stereolithography with Submicron Resolution”, Proceedings of The 8th International Conference on Rapid Prototyping, Tokyo, Japan, pp.201-206.
    7. Maruo S. and Ikuta K. (2000), “Inner Curable Microstereolithography for Movable Microstructures”, Proceedings of the 8th International Conference on Rapid Prototyping, Tokyo, Japan, pp.195-200
    8. N. Dumbravescu (2000), “Experiments for 3D structuring of thick resists by gray tone lithography”, Materials Science in Semiconductor Processing 3, Bucharest, Romania pp.569-573.
    9. 王思克和鄭竹明,“單片式DLP投影機的光學引擎技術發展”,國立臺灣科技大學電子所碩士,交通大學光學所碩士 光訊,第六十八期。
    10. http://www.ti.com/
    11. M. R. Douglass, “ Lifetime estimates and unique failure mechanisms of the digital micromirror device”, to be presented at the IEEE International Reliability Physics Symposium, 1998
    12. 蔡福森,“DLP投影技術與產品動態”,PIDA ,1998。
    13. 德州儀器亞洲區DLP事業部提供,”DLP技術概要”,元件科技,2003。
    14. Peter F. Van Kessel, Larry J. Hornbeck, Robert E. Meier, Michael R. Douglass, “A MEMS-Based Projection Display”, Proceeding of the IEEE, Vol.86, No.8, 1998,p1687~p1704
    15. 鄭子威,“運用動態光罩技術製作微透鏡陣列及電鑄模具之研究”,國立台灣科技大學機械系 碩士學位論文 中華民國九十三年六月。
    16. 黃育嘉,“動態光罩式三維微影系統之研發”,國立台灣科技大學機械工程系 碩士學位論文 中華民國九十三年六月三十日。
    17. 黃台生 譯,”快速成型原理與製造上的應用”,六合出版社, 1998, p173~p228。
    18. 陳政寰,“顯示光學”,財團法人光電科技工業協進會,平面顯示科技人才培訓講義,中華民國九十二年八月。
    19. 林軒毓,“光學顯微鏡的觀察法”, 中華民國九十二年九月九號。
    20. 耿繼業、何建娃, “幾何光學”,全華科技圖書股份有限公司,民國九十年出版,ISBN 957-21-3365-9。
    21. (http://www.lin.com.tw/products/Scientific/sciinfo/mp.htm)
    22. (http://elearning.stut.edu.tw/caster/3/no3/3-1.htm)
    23. 廖昭篤,“微特徵快速成型系統之研發”,國立臺灣科技大學機械工程技術研究所 碩士學位論文 中華民國九十一年七月三十日。
    24. (http://www.3dsystems.com/products/solidimaging/accura/datasheets.asp)
    25. 陳冠宇,“運用快速模具於背光板設計研究”,國立台灣科技大學機械研究所 碩士學位論文 中華民國九十四年六月。

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