應用掃描探針顯微術於微奈米尺度製作技術之研究

The study on the micro/nano scale fabrication technique by scanning probe microscopy technique

凌惠廸(Hui-Ti Ling)

指導教授 ： 張合

共同指導教授 ： 黃仁清

國立臺北科技大學/機電學院/製造科技研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2014.00644

摘要

伴隨著奈米科技的崛起以及製程技術的發展，致使許多元件逐漸朝向微小尺度之製造與設計等方向積極尋求突破。而在諸多的微影技術當中，掃描探針微影術是一項方便且能夠簡易製造出微奈米尺度結構之微影技術。
本文主要是以原子力顯微鏡為基礎，進行微奈米尺度製作技術之相關研究。首先是針對類鑽碳薄膜之硬質材料，本文採用奈米氧化術的加工技術，探討施加電壓、探針移動速率以及加工重複次數共3種參數，以了解各項參數對加工結果之影響。最後,透過程式之控制以及適當參數，本文成功於類鑽碳薄膜上進行圖案化設計與製造。
本研究中亦結合石英震盪微天平(Quartz crystal microbalance, QCM)，建構超音波輔助原子力顯微鏡之加工平台，進一步探討機械力微影(奈米刮痕)之技術。並且利用力曲線之量測建立正向力量測模式，得到加工時探針所施加之正向力大小。針對三種不同性質之材料進行實驗，並以施加之正向力、探針移動速率以及加工重複次數共三項參數進行實驗，結果表示在有超音波振盪之輔助下，能夠得到更佳的加工結果，並且有效防止探針針尖之鈍化，藉以提升探針使用壽命。

關鍵字

原子力顯微鏡 ； 奈米氧化術 ； 機械力微影 ； 奈米刮痕 ； 超音波

並列摘要

Emergence of nanotechnology and the development of process technology, resulting in the components scale toward miniaturization. In many among lithography, the scanning probe lithography is a convenient and easy technique to create micro-nano-scale structures.
This article is based on atomic force microscopy, micro-related research nanoscale fabrication techniques. The first is the diamond-like carbon films for hard materials; we use nano-oxidation technique to explore the processing parameters including applied voltage, the probe speed and repeat number, in order to understand the effects of various parameters on the processing results. Finally, through a program control and the proper parameters, this study successfully patterned on the diamond-like carbon film.
In this study, we combined the AFM and QCM to construct the ultrasound assisted AFM base nanomachining experimental platform to further explore the mechanical force lithography (nanoscratch) technology. And a normal force measurement model was built by force curve measurements in ultrasound vibration environment to obtain the normal force during the mechanical force lithography. This study explored and focused on three different properties of materials, the experiments were carried out by three parameters including the normal force, the probe speed and the repeat number. The experiments results indicated, the ultrasonic assisted nanomachining is possessed great influence on the cutting results and effectively prevent the probe tip rounded to enhance the life of the probe.

並列關鍵字

Atomic Force Microscopy ； Nano-Oxidation Technique ； Mechanical Lithography ； Nano-Scratch ； Ultrasound

參考文獻

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