利用紫外光刻技术进行SU8胶的研究

SU 8光刻胶优异的性能在MEMS技术的发展重得到了广泛的应用 ,已经成为MEMS研究中必不可少的方法之一。SU 8光刻胶能够进行厚度达毫米的结构研究工作 ,另一方面SU 8结构具有很好的侧面垂直结构 ,通过控制工艺参数 ,能够获得满意的SU 8胶结构。SU 8光刻胶已应用于LIGA技术的标准化掩模制造工艺和一些器件的研究工作。在SU8胶研究过程中 ,克服了许多技术难题 ,使得这一技术能够应用到实际的需要中。

基于SU—8光刻胶的微光学元件制备工艺研究

面向光学传感器微型化需求,针对传统光学元件体积偏大和不易集成等问题,探索了使用SU—8光刻胶制备聚合物微型透镜等光学元件的全套制备工艺。对工艺中存在的问题进行逐一解决,创新性地使用长时间45℃低温前烘技术解决了厚SU—8结构制备过程中易脱落和侧壁均匀程度差的问题。并根据光刻胶使用场景的不同,给出了在平面结构上的甩胶和沟槽结构中的喷胶工艺参数及方法,为光学元件微型化提供了解决方案。经过显微镜和台阶仪测试,平面结构上SU—8光刻胶最大制备厚度可达180μm,沟槽结构中使用喷胶工艺制备厚度可达200μm以上,结构厚180μm时,侧壁顶部与底部最大线宽差小于2μm,使用光学平台和激光器对微光学元件进行了简单测试,均符合设计预期。

光刻胶掩膜材料超光滑表面切削

鉴于以光刻胶为代表的高分子材料的切削特性决定了掩膜微细结构的加工质量,以SU8为研究对象,结合实验和仿真分析研究了光刻胶掩膜的切削特性。通过纳米压痕法测试了光刻胶SU8的应力-应变关系,建立了基于能量法的SU8切削仿真模型,然后采用AdvantEdge FEM模拟了不同切削参数下光刻胶SU8的切削过程,最后开展了光刻胶SU8的超精密加工实验。结合仿真与实验结果,分析了切削参数和刀具前角对表面质量的影响规律,优化了光刻胶SU8的切削加工参数。结果表明:表面粗糙度随着切削速度的增大呈现减小的趋势,随着进给速度和切削深度的增加呈现增大的趋势;当切削速度为2.09 m/s、进给速度为1 mm/min、切削深度为2μm、刀具前角为0°时,光刻胶掩膜的表面粗糙度Ra达到最优为7.4 nm,无微裂纹等微观缺陷。基于切削仿真与实验结果对加工参数进行优化,并在光刻胶SU8掩膜上实现了高精度微透镜阵列结构的加工。

微流控芯片透光性基底SU8曝光工艺

研究了在透光性基底上直接光刻SU8光刻胶制作可实现光集成微流控芯片的工艺,讨论了基底厚度、透光性和样品承载台表面反射性等因素对透光性基底上SU8光刻图形质量的影响。研究结果表明,通过减少样品承载台表面对紫外光的反射,可有效的解决光刻胶内非定义曝光区域出现感光交联的问题。

电化学腐蚀中多孔硅边缘效应的研究

多孔硅在微电子机械系统(MEMS)、生物等领域得到了广泛的研究,边缘效应是其进入应用的难题之一,边缘效应的存在会导致多孔硅薄膜机械强度的降低,进而影响整个多孔硅薄膜的一致性。在n型和p型2种硅晶片上,研究了电化学腐蚀中常见的多孔硅边缘效应,分析了边缘效应的产生机制,分别使用SU8光刻胶掩模法和边缘区域施加压力法对边缘效应进行了有效的抑制。并在不同类型的硅晶片上,使用压力法制备出了无边缘效应的宏孔多孔硅膜,p型多孔硅膜厚达到250μm。