不同工艺参数对金刚石薄膜齿轮制备的影响

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1、第36卷第6期长春理工大学学报(自然科学版)Vo1．36No．62013年12月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Dee．2013不同工艺参数对金刚石薄膜齿轮制备的影响冷雁冰，董连和，孙艳军(长春理工大学光电工程学院，长春130022)摘要：金刚石薄膜是最具潜力的微机械结构功能材料之一，但其极高的硬度和化学稳定性使其难以被加工成型。本文采用反应离子刻蚀方法对金刚石薄膜进行了微齿轮结构的制作研究，制作出了厚度为5gm，模数为0．003的金刚石薄膜齿轮。实验结果表明，镍钛合金薄

2、膜和光刻胶层作为金刚石薄膜刻蚀掩模，可以获得表面平滑、轮廓清晰、侧壁陡直的金刚石薄膜图形；0。及与Ar的混合气体对佥刚石薄膜图形化的刻蚀主要工艺参数如射频功率、工作气压、气体流量及反应气体成分等均对刻蚀速率和刻蚀界面形貌产生不同程度的影响。刻蚀中，当工作气压12PaTk气体流量50sccm稳定时，射频功率与刻蚀速率呈线性变化，但射频功率过高(大于135W)则掩模刻蚀生成物沉积在金刚石薄膜表面而发黑；对于给定的X-艺条件下，金刚石薄膜的刻蚀速率并不强烈依赖于混合气体中氧气的含量。关键词：微系统；金刚石薄膜齿轮；反应离子刻蚀中图分类号：TH161文献标识码：A文章编号：1672—987O

3、(2O13)06-0054-04InfluenceofProcessingParameteronManufactureofDiamondFilmGeLENGYanbing．DONGLianhe．SUNYanjun(SchoolofOptoelectronicEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022)Abstract：Althoughthediamondfilmisoneofthemostpotentialmicromachiningstructuresfunctionalmaterial

4、s，itisratherdifficulttomanufacturedbecauseofitsextremelyhighhardnessandchemicalstability．Inthisarticle，weappliedamethodformicro—gearstructureproducingbasedonReactiveIonEtching(RIE)ofdiamondfilmandconsequentlyproduceddiamondfilmgearwhichhasathicknessof5FroandamodulusofO．003．TheresultofOurexperim

5、entsap—pliedthatthediamondfilmpatternhassmoothsurface，clearcontoursandverticalsidewallCanbeproducedbyusingNiTialloyfilmandthephotoresistetchingtogetherasthemaskfordiamondfilm．Etchingrateandtheflatnessofetch—ingsidecanbeaffectedbytheprocessparametersofetchingof02orO2／ArmixedgastOdiamondfilmspatt

6、emingsuchasRFpower，systempressure．flowandtheproportionofmixgas．、vhentherearepressureof12Paandflowof50sccmsteadily，RFpowerandetchingratevarieslinearly．WhileRFpoweristoohigh，higherthan135W，dimondfilmturnblackforthedepositedonitssurfacegeneratedbythemask．Foragiveninstantprocesscondition，theetching

7、rateofthediamondfilmisn’tstronglydependsonthe02concentrationinthegasmixture．Keywords：micro-system；diamondfilmgears；RIE在微机电系统研究领域，伴随着新工艺、新材料完善的微加工技术体系。同时，作为微结构材料的的开发和应用，以及从微机电系统最终产业化的长单晶硅、多晶硅薄膜及氮化硅等硅基化合物薄膜，在远考虑，对微系统的基础机械器件如微齿轮、悬臂半导