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Becker, E.W.; Ehrfeld, W.; Muenchmeyer, D.
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Inst. fuer Kernverfahrenstechnik; Karlsruhe Univ. (T.H.) (Germany, F.R.). Fakultaet fuer Maschinenbau1984
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Inst. fuer Kernverfahrenstechnik; Karlsruhe Univ. (T.H.) (Germany, F.R.). Fakultaet fuer Maschinenbau1984
AbstractAbstract
[en] As a method for the fabrication of technical separation nozzle elements with extremely small characteristic dimensions, the Institut fuer Kernverfahrenstechnik of the University and the Nuclear Research Centre of Karlsruhe in co-operation with the Siemens AG, Munich, and the Fraunhofer Institute for Solid-State Technology, Munich, are developping the LIGA-process. In this process, poly(methylmethacrylate) layers of an approximate thickness of 0.5 mm are structured by means of X-ray depth-lithography using synchrotron radiation. Subsequently, the nozzle structures are electroformed with nickel using the PMMA-layers as a mould. The manufacturing precision which can be obtained by X-ray depth-lithography was investigated by means of computer simulation of both the irradiation and the development step. In the first step the precision is limited by diffraction, photoelectrons, and beam divergency, respectively. It is shown, that under appropriate conditions each of these effects contributes only some 0.1 μm to errors at the structure edges. The simulation of the development step is based on experiments on the dissolution properties of both irradiated and unirradiated PMMA in a special developing agent. From the results of the computer simulation it can be seen, that the ratio of the slit length to the smallest width which is required for the fabrication of separation nozzles and the required precision are already obtainable in the one-step lithographic process at a characteristic wavelength of 0.2 nm. If an extreme structure height in combination with high precision is required or if a radiation source with a longer characteristic wavelength has to be used, the multi-step process can be applied. The calculations may easily be adapted to different manufacturing parameters concerning the radiation source or the developer characteristic. (orig.)
[de]
Zur Herstellung technischer Trenndruesenelemente fuer hohe Betriebsdruecke wird im Institut fuer Kernverfahrenstechnik der Universitaet und des Kernforschungszentrums Karlsruhe in Zusammenarbeit mit der Siemens AG, Muenchen, und dem Fraunhofer-Institut fuer Festkoerpertechnologie, Muenchen, das LIGA-Verfahren entwickelt. Dieses beruht auf der Strukturierung von etwa 0.5 mm dicken PMMA-Resistplatten mit Hilfe der Roentgentiefenlithografie mit Synchrotronstrahlung und der anschliessenden galvanoplastischen Abformung der Strukturen mit Nickel. Die kleinsten charakteristischen Strukturabmessungen betragen dabei etwa 3 μm. Mit Hilfe von Simulationsrechnungen fuer den Bestrahlungs- und den Entwicklungsschritt wird die erreichbare Strukturgenauigkeit bei der Roentgentiefenlithographie untersucht. Dabei zeigt es sich, dass die Einfluesse der breiten spektralen Verteilung der Synchrotronstrahlung sowie von Beugung, Fotoelektronen und Strahldivergenz unter bestimmten Bestrahlungsbedingungen jeweils weniger als 0.1 μm zu Fehlern an den Strukturkanten beitragen. Der Simulation des Entwicklungsvorgangs werden experimentelle Untersuchungen zum Loesungsverhalten von bestrahltem und unbestrahltem PMMA in einem Spezialentwickler zugrundegelegt. Die Rechnungen zeigen, dass die fuer die Trennduesenfertigung aus stroemungstechnischen Gruenden erforderliche Genauigkeit und das Aspektverhaeltnis bereits im Einschrittprozess bei einer charakteristischen Wellenlaenge um 0.2 nm erreichbar sind. Fuer besondere Anforderungen an Strukturhoehe und Genauigkeit oder bei nicht ausreichend kurzer charakteristischer Wellenlaenge der Strahlenquelle kann der Mehrschrittprozess zur Anwendung kommen. Es werden ausserdem Methoden bereitgestellt, um fuer andere Randbedingungen bezueglich Strahlenquelle oder Entwicklungscharakteristik die erzeugte Struktur vorauszuberechnen. (orig.)Original Title
Untersuchungen zur Abbildungsgenauigkeit der Roentgentiefenlithografie mit Synchrotronstrahlung bei der Herstellung technischer Trennduesenelemente
Primary Subject
Source
Apr 1984; 92 p; Diss.
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
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Country of publication
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