后烘温度对SU-8光刻胶热溶胀性及内应力的影响

SU-8光刻胶层内应力会使胶体结构开裂变形,而其在电铸液中的热溶胀效应则是造成微电铸结构线宽减小的主要因素,SU-8胶的内应力和溶胀性还严重地影响所制作图形的深宽比和尺寸精确性。本文研究了不同后烘温度下SU-8胶在电铸液中的热溶胀性及胶层的内应力,在其他工艺参数相同的情况下,测量了SU-8胶微通道线宽随溶胀时间的变化。溶胀实验结果表明,后烘温度越低,SU-8胶的溶胀变形越大,且热溶胀现象主要发生在前30 min;其后,溶胀速率逐渐减缓而趋于稳定。在对SU-8胶后烘后,利用基片曲率法测量了胶层内应力的大小。实验数据表明,采用较低的后烘温度可以降低SU-8胶层的内应力。因此,在工艺过程中,应该综合考虑热溶胀性及胶层内应力的影响,根据实际加工器件的要求适当选取后烘工艺参数。

聚合物SU-8光刻胶超声时效实验研究

利用超声时效技术减小聚合物SU-8光刻胶的内应力,讨论了其机理.以基片曲率法为基础,建立了轮廓法测量SU-8胶层内应力的计算模型.实验研究了超声时效技术在减小聚合物SU-8胶层内应力方面的作用.对比分析了超声时效实验前、后SU-8胶层的内应力值.实验结果显示,在超声时效10min时,聚合物SU-8胶内应力减小2MPa,消除率约为23.17%.这表明,在合适的实验参数下利用超声时效技术可以有效减小聚合物SU-8胶内应力.

SU-8光刻胶与Ni基底结合性的分子模拟

运用分子动力学模拟软件Materials Studio针对SU-8胶与Ni基底的结合性进行模拟分析,计算了不同前烘温度下SU-8胶与Ni(100)面的结合能,发现在343K的前烘温度下,光刻胶与基底的界面结合能达到最大,说明此时界面结合最好。通过对SU-8胶与Ni基底的相互作用能分析,发现影响结合能的主要因素是两种分子之间的范德华力,其中色散力起主要作用,其值是排斥力的近两倍。

SU-8光刻胶制作三维光子晶体

针对SU-8光刻胶应用于三维光子晶体的制作研究,本文提出并实现了对SU-8光刻胶的重要成分SU-8环氧树脂采用柱层析和高压液相色谱-尺寸排阻色谱法进行分离,分离结果表明SU-8环氧树脂分子量分布范围很大,从大约100～100000,包括SU-1、SU-2、SU-4、SU-6、SU-8多种组分及其混合物.采用分离后的SU-8和SU-6纯组分配制了性能优化的SU-8光刻胶,并总结了其最佳光刻工艺,结合干涉光刻技术制作了晶格常数为922nm的三维面心立方光子晶体结构.

静电纺丝制备SU-8光刻胶纳米纤维及图案阵列

利用静电纺丝和紫外光刻技术直接制备了不同结构的SU-8光刻胶纳米纤维薄膜及图案阵列。通过光学显微镜和扫描电子显微镜表征了纳米纤维的形貌、尺寸及结构。结果表明,通过改变SU-8光刻胶的黏度可形成不同直径和形貌的纤维结构,其中用SU-8 3010和SU-8 3050光刻胶制备的纳米纤维具有最优的形貌,其平均直径分别为470 nm和610nm。利用带有长方形缺口的铝箔和同轴电纺的方法分别制备了平行趋向和空心结构的纳米纤维。通过紫外光刻过程,可将SU-8纳米纤维加工成点阵、条状等不同形貌的图案阵列或结构,有望用作细胞培养研究的功能基底材料。

SU-8光刻胶氧刻蚀的研究

采用氧气反应离子刻蚀(RIE)SU-8光刻胶,以获得三维SU-8微结构(如斜面)。实验采用套刻、溅射、湿法腐蚀、电镀等技术实现光刻胶上镍掩膜图形化。分别研究氧气气压、射频(RF)功率、氧气流量对刻蚀速率的影响,并对实验结果进行了理论分析,在此基础上可进一步优化刻蚀工艺以获得更高的刻蚀速率。

SU-8光刻胶玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟

基于COMPASS分子力场,经过分子聚合,能量最小化和退火模拟等构建SU-8光刻胶模型。利用分子动力学的研究方法,模拟研究了SU-8胶的玻璃化转变温度及其主要的影响因素;同时计算了在室温条件下交联SU-8胶的杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量等力学性能。结果表明,模拟得到的玻璃化转变温度和力学性能与实验结果相一致;非键能是导致非交联SU-8胶玻璃化转变的主要因素之一。

SU-8光刻胶去胶工艺研究

SU-8光刻胶因具有良好的机械耐久性、聚合物水密性、介电性能、生物兼容性和抗化学腐蚀性而被广泛用于MEMS器件、生物医学和芯片封装等领域。现有制作工艺中,在不损伤器件的同时完全去除和剥离SU-8光刻胶仍是一个难题。文章研究了一种基于O2/CF4等离子刻蚀配合湿法刻蚀的去除方法,实现了SU-8光刻胶在硅基底、非晶无机非金属材料、电镀金属等材料上的有效去除。

基于SU-8光刻胶光纤法布里-珀罗加速度传感器

基于SU-8光刻胶的高深宽比加工技术,设计了对加速度敏感的悬臂梁-质量块结构。理论推导了加速度与SU-8光刻胶悬臂梁-质量块结构的挠度、法布里-珀罗(F-P)腔的干涉光强之间的关系,得到了简化的计算公式,并讨论了传感器灵敏度和固有频率等主要影响因素。提出了一种新的"卍"形悬臂梁-质量块结构,分析和确定了传感器结构的各项参数。研究结果表明,"卍"形SU-8光刻胶结构能够得到较高的灵敏度,具有良好的检测模态,仿真结果与理论分析吻合,可以基于法布里-珀罗干涉原理实现对加速度的传感。

SU-8紫外深度光刻的误差及修正(英文)

在深紫外LIGA加工中,制作高精度大高宽比的微器件是很困难的。难点在于SU-8光刻胶对紫外光的吸收系数随着波长变短而很快变大,而且其穿透深度也相应迅速变小;同时由于紫外光的衍射效应,获得高精度的大高宽比结构并不容易。本文深入研究了影响紫外深度光刻图形转移精度的如下因素:衍射效应、曝光剂量、紫外光波长和蝇眼透镜的分布等等。建立了基于模型区域的校正系统,该校正系统采用了分类分区域的思想将掩模图形按其畸变的特点进行了分类,在校正过程中对不同的类别分别建立校正区域,在每一校正区域内进行校正优化处理和校正评价,这种基于模型的分类分区域评价思想,使得校正过程有效且实时,该校正方法不仅降低了校正的复杂性,同时提高了校正的效率。

基于斜光刻技术的SU-8胶三维微阵列结构制备

利用斜光刻技术替代传统的直光刻技术在相同底面积的基础上增大微阵列比表面积制备了高比表面积三维微阵列结构,。首先,利用MATLAB仿真对微阵列排布方式进行分析,确定最佳单个柱体宽度及阵列间距。实验中,采用两次甩胶法将SU-8光刻胶均匀旋涂在2寸硅基底上,甩胶转速设为1500 r/min,旋涂时间设为35 s;分别置于65℃烘台上保持20 min和95℃烘台上保持70 min进行两次前烘处理;随后进行双向斜曝光,微柱宽度为20μm,阵列间距为30μm,光刻角度为20°。最后,再通过高低温后烘处理并显影30 min成功制备出了结构稳定的"X"型三维微阵列结构。

基于SU-8厚胶光刻技术的爆炸箔加速膛工艺研究

SU-8光刻胶是厚胶工艺常用的光刻胶,它是一种基于EPON SU-8树脂的环氧型、负性、近紫外线光刻厚胶,由于曝光时SU-8光刻胶层能够得到均匀一致的曝光量,故使用SU-8光刻胶可获得具有垂直侧壁和较大高深宽比的厚膜图形.本文基于爆炸箔加速膛产品要求,研究了决定SU-8厚胶光刻后产品质量的主要工艺参数:胶厚与涂胶转速的关系、前后烘温度与时间、曝光量、显影时间等.获得了适用于片式薄膜爆炸箔加速膛的SU-8厚胶光刻方案.

超声处理对UV-LIGA工艺中SU-8胶溶胀的影响

首次将超声处理引入UV-LIGA工艺中,研究了超声处理对SU-8胶模溶胀的影响,并探讨了其影响机理,从而获得了减小胶模溶胀及提高电铸微器件尺寸精度的方法。试验研究了超声处理对显影过程及电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响,分析了不同超声时间下SU-8胶表面亲水性的变化趋势,并计算了不同超声时间下胶模的溶胀去除率。讨论了超声处理对不同结构微器件尺寸精度的影响。试验结果表明:SU-8胶模在显影过程中的溶胀不明显,并且超声处理对显影过程中胶模的溶胀影响很小,其主要影响SU-8胶模在电铸过程中的溶胀。随着超声时间的增加,胶模溶胀及其表面亲水性均呈现先减小后增大的趋势。当超声时间为10min时,胶模溶胀最小,其溶胀去除率α值可高达70%,并且超声处理后电铸微器件的尺寸误差与结构尺寸无关。根据超声波的机械断键作用与聚合物吸水机理,从亲水性和内应力两个方面,探究了SU-8胶模溶胀随超声时间的增加而变化的原因。文中提出的减小SU-8胶溶胀的方法不依赖于工艺参数也不会增加掩模图形设计的复杂性,是一种实用的减小SU-8胶溶胀的新方法。

SU-8胶制备三维微电极结构研究

为了增大MEMS超级电容器电极结构的表面积,提高MEMS超级电容器的电荷存储能力,研究了利用SU-8胶制备高深宽比三维电极微结构。经过基片清洗、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜等过程,制备了深宽比为6的微结构。分析讨论了微结构制备过程中基底洁净度和升降温速度及曝光、显影时间等因素对结构制备的影响。实验结果表明,用SU-8胶制备高深宽三维电极微结构,能在相同底面积的基础上有效增加电极结构的表面积,提高单位底面积的电容器储能密度。

基于SU-8和AU-S的光纤传感制备及测试(英文)

将SU-8光刻胶涂覆在经过表面处理的锥形光纤表面,其表面的环氧基与MPTMS(3-硫丙基三甲氧基硅烷)发生交联作用。TPTMS表面的-SH基与用种子溶液生长法制备的星形纳米颗粒形成很强的化学键AU-S(其能量为170 kJ/mo1)。此外,我们还用这种光纤传感对不同浓度的酒精和甲胆紫溶液进行了透射谱测量。最后测试结果表明这种表面修饰了星形纳米颗粒的光纤传感对不同的物质和浓度非常灵敏,这种纳米光学传感有望被用于高灵敏度的检测中。

SU-8环氧树脂的分离实验研究

为分析和解决商业用SU-8胶在355 nm波长的吸收性和后烘缩胶等问题,先采用柱层析对SU-8环氧树脂进行分离,然后进一步用高压液相色谱-尺寸排阻色谱法对SU-8环氧树脂进行分离和分析。结果表明,SU-8环氧树脂包括SU-1,SU-2,SU-4,SU-6和SU-8多种组分及其它杂质,分子量分布在100-100 000的范围。根据分析结果,研究了上述问题出现的原因,并配制了性能优化的SU-8光刻胶,结合全息光刻技术制作了三维光子晶体。

SU-8胶双光子微加工分辨率与工艺条件研究

为了提高SU-8光刻胶的微加工分辨率,利用飞秒激光双光子聚合技术研究了SU-8光刻胶微加工时的加工工艺条件与分辨率之间的关系。实验在本研究组自主研制的纳米光子学超细微加工系统上进行,以钛蓝宝石飞秒激光器发出的780nm波长激光作为加工光源,考察了不同激光功率与曝光时间等激光加工条件和后烤与无后烤等工艺条件对SU-8聚合点形貌与尺寸的影响。在后烤工艺条件下获得的最小加工点直径为0.22μm,而无后烤过程的加工结果中这一数值为0.47μm。实验结果表明,降低激光功率和缩短曝光时间可以获得尺寸较小的聚合点,后烤工艺有利于降低加工能量并提高加工分辨率,实验结果与基于双光子聚合加工理论的模拟分析具有良好的一致性。

SiC晶须和SU-8复合增强的MEMS惯性开关研究

MEMS惯性开关是通过检测外界的加速度来控制电路通断的器件,在测试控制、消费电子、生物医疗等领域都有较为广泛的应用。之前对惯性开关研究多偏向于性能角度,例如增强接触时间或可以感应多个方向加速度,而忽略了惯性开关中材料的创新性。SU-8负性光刻胶和SiC晶须因其在微机电系统加工技术中的良好表现而引起关注,因此采用SiC晶须掺杂的SU-8负性光刻胶作为MEMS惯性开关可动电极,通过牺牲层工艺将可动电极从基底上脱离之后与固定电极组合构成惯性开关。对掺杂前后的SU-8材料进行了杨氏模量等力学参数的测试,并对制作的惯性开关器件进行了仿真和阈值加速度测试,结果显示掺杂2wt%的SiC晶须之后,增强复合材料的杨氏模量相比纯SU-8胶提高了12%,惯性开关的阈值加速度提高了20%。

SU-8微针执行器的研究

设计和采用MEMS工艺技术制作了一种由电磁驱动的微量取样执行器。执行器的结构包括微针、通道、反应室、电极以及永磁微阵列等。通过外部磁场可以实现双向线性驱动。本文主要介绍了利用SU 8光刻胶材料 ,采用多级曝光实现 3D结构的工艺技术 ,研制出了微针执行器的雏形器件。微针的尺寸为 6 0 0 μm× 80 0 μm× 4 0 μm ,微针孔径截面为 2 0 μm× 2 0 μm 。

SU-8胶长细比效应的分子动力学模拟

运用分子动力学(MD)的研究方法,经过分子聚合、能量最优化和退火模拟等构建了不同长细比的SU-8光刻胶模型,模拟研究了在室温条件下不同长细比的SU-8胶纳米尺寸模型的弹性模量、泊松比、剪切模量等力学性能参数。结果表明,在室温下,随着SU-8胶模型长细比的增加,材料的杨氏模量和剪切模量逐渐增大,这一现象与微尺度SU-8胶模型的实验结果一致,表明有效长细比是微尺度下表征材料力学性能和尺寸效应的一个重要参数。