利用背面曝光技术制造大高宽比SU8结构的一种新方法

提出了一种解决大高宽比SU 8结构的新方法.该方法是将SU 8胶涂在一块掩模上,紫外光从掩模的背面照射,这样SU 8胶的曝光将从底部开始,不需要进行过曝光来保证底部胶的曝光剂量,从而很容易控制曝光剂量和SU 8胶结构的内应力.实验结果表明,该方法能够得到高宽比为32的SU 8结构,而文献报道的SU 8胶结构的高宽比最大仅为18     

利用紫外光刻技术进行SU8胶的研究

SU8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.SU8光刻胶能够进行厚度达毫米的结构研究工作,另一方面SU8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SU8胶结构.SU8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.     

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。     

利用紫外光刻技术进行SU8胶的研究

SU8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。SU8光刻胶能够进行厚度达毫米的结构研究工作，另一方面SU8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SU8胶结构。SU8光刻胶已应用于UGA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UV-LIGA技术的双层微齿轮模具镶块工艺

以氧化铟锡(ITO)玻璃作为基底,采用UV-LIGA技术制作了双层微齿轮型腔模具的镶块。首先,采用正胶(RZJ-304)进行光刻,在ITO玻璃表面电镀镍掩模,通过镍掩模对第一层SU-8光刻胶进行背面曝光。再利用正面套刻的方法对第二层SU-8光刻胶进行曝光,显影得到双层微齿轮的胶模。最后,进行微电铸得到双层微齿轮型腔镶块。通过实验验证了双层微齿轮模具镶块制作的工艺流程,优化了其工艺参数,克服了底部曝光不足引起的问题,并对制作工艺过程中产生的涂胶不平整、前烘时胶层不稳定、热板加热不均以及接触式曝光破坏胶层表面等问题进行了研究。所制得的双层微齿轮胶模垂直度高,表面质量好,且套刻精度高。     

微透镜列阵成像光刻技术

介绍了一种利用微透镜列阵投影成像光刻的周期微纳结构加工方法.该方法采用商业打印机在透明薄膜上打印的毫米至厘米尺寸图形为掩模,以光刻胶作为记录介质,以微透镜列阵为投影物镜将掩模缩小数千倍成像在光刻胶上,曝光显影后便可制备出微米、亚微米特征尺寸的周期结构列阵.基于该方法建立了微透镜列阵成像光刻系统,并以制备800 nm线宽、50 mm×50 mm面积的图形列阵为例,实现了目标图形的光刻成形,曝光时间仅为几十秒,图形边沿粗糙度低于100 nm.该方法系统结构简单、掩模制备简易、曝光时间短;为周期微纳结构的低成本、高效率制备提供了有效途径.     

不同波段近紫外光在SU-8胶中穿透深度的研究

通过对SU—8胶近紫外波段下透射光谱的分析，得到不同波长近紫外光在SU—8胶中的穿透深度，并分析了不同波段近紫外光对SU—8胶微结构的影响，结果表明穿透深度大的近紫外波段曝光出来的图形质量好，深宽比大，侧壁陡直。     

接近式光刻的角谱法仿真研究

在基于UV-LIGA 技术的大高宽比微细结构的加工技术中,接近式紫外光刻工艺会因衍射效应而使掩模图形在复制过程中产生图形失真,从而引起光刻胶结构的形状缺陷.对该衍射光场进行计算机仿真,预测光刻图形误差,可以为误差修正提供理论依据.运用快速傅里叶(FFT)方法对接近式曝光进行角谱计算,研究了FFT相关参数的选择依据和参数范围的确定原则,详细讨论了光刻机的照明机理对参数选择的影响.通过对先刻胶表面和内部的衍射光场分布的仿真计算,表明了该方法既具有好的计算精度,又具有计算速度快的明显优势.给出了与利用瑞利索末菲衍射公式进行的仿真计算的比较,两者的计算精度相差很小,但本方法的计算速度快了几十倍.由此表明,本FFT方法可以为在掩模设计阶段就预修正微结构图形,为获得理想的光刻胶图形的可制造设计(design for manufacture) 的工程实用化提供一种可行的途径.     

基于DMD的步进式无掩模数字曝光方法及装置

随着器件特征尺寸的继续缩小,所需掩模的成本呈直线上升态势,为降低掩模成本,无掩模光刻技术成为人们研究的热点.介绍了一种基于DMD的步进式无掩模数字曝光方法,并对用于实现该曝光方法装置的设计方案和具体实现进行了论述与分析.最后利用厚的光刻胶进行曝光工艺实验,实验结果表明,本装置可以实现亚微米级线条的刻蚀,较高的侧壁陡度,线条拼接结果良好,可以实现大面积数字式曝光.     

掩模曝光剂量的精细控制工艺设计

本文从光学邻近效应的机理出发,基于区域划分掩模特征线条,实施曝光剂量控制,从而达到光学邻近效应的精细校正。通过模拟测试图形得到改进后的掩模图形畸变率,与传统曝光剂量校正法相比,减少了约4%。     

SU—85光刻胶的应用工艺研究

SU－8系列负性光刻胶是一种新品光刻胶,它具有良好的光敏性和高深度比,适合于微机电系统,UV－LIGA和其它厚膜,超厚膜应用[1,2],介绍了利用SU－85光刻胶,采用UV曝光制轩LIGA掩模板涉及的SU－85工艺研究结果。     

SU-8胶及其在MEMS中的应用

SU 8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制超厚、高深宽比的MEMS微结构。SU 8胶在近紫外光范围内光吸收度低 ,故整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致 ,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形 ;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性 ;SU 8胶不导电 ,在电镀时可以直接作为绝缘体使用。由于它具有较多优点 ,被逐渐应用于MEMS的多个研究领域。本文主要分析SU 8胶的特点 ,介绍其在MEMS的一些主要应用 ,总结了我们研究的经验 ,以及面临的一些问题 ,并对厚胶技术在我国的应用提出建议和意见     

Thick SU8 microstructures prepared by broadband UV lithography and the applications in MEMS devices

Thick SU8 microstructures with high aspect ratio and good side wall quality were fabricated by ultraviolet (UV) lithography, and the processing parameters were comprehensively studied. It proves that the adhesion of SU8 on silicon (Si) substrates is influenced by Si-OH on the surface, and can be improved by the HF treatment. Cracks and delamination are caused by large internal stress during fabrication process, and are significantly influenced by soft bake and post-exposure bake processes. The internal stress is reduced by a low post-exposure bake exposure temperature of 85 °C for 40 min. A three-step soft bake enhances the reflowing of SU8 photoresist, and results in uniform surface and less air bubbles. The vertical side wall is obtained with the optimized exposure dose of 800 mJ/cm2 for the thickness of 160 µm. Using the optimized fabrication process combined with a proper structure design, dense SU8 micro pillars are achieved with the aspect ratio of 10 and the taper angle of 89.86°. Finally, some possible applications of SU8 in micro-electromechanical system (MEMS) device are developed and demonstrated.     

Exposure parameters for MeV proton beam writing on SU-8

Proton beam writing was performed on a lithographic resist to determine the main parameters required to achieve the minimum feature size, maximum pattern lateral density and maximum aspect ratio. A 2.5 MeV proton beam focused to sizes between 1.5 and 2.5 μm was used to expose SU-8 negative resist. The number of protons per pixel was varied in the exposure of SU-8 with thicknesses between 5 and 95 μm. Patterns consisting of single pixels, single-pixel lines and multi-pixel areas with different densities were fabricated. The smallest structures achieved were posts 1.5 μm in diameter with 4:1 structure-space ratio in 15 μm thick resist and the highest aspect ratio structures of 20:1 in 40 μm resist were produced. It was found that the minimum feature size depended only on the beam size, and ±10% post size accuracy could be achieved within 40-70% variation of the number of protons. MeV proton beam allows a direct fabrication of complex shapes without a mask in single-step irradiation and, in addition, no proximity correction is needed. We present examples of MeV proton beam written single and multi-pixel microstructures with easily reproducible high aspect ratios and densities.     

Optimization of the composition of a new MRS-type negative resist

Sensitizer concentration is optimized for a new negative photoresist, MRL (Micro Resist for Longer wavelengths) with the assistance of computer simulation. The resist, which has photosensitivity in the ordinary UV region, resembles a deep UV resist MRS in terms of light absorption characteristic. It is found that a photosensitizer concentration of 20 wt% (based on the resin) is suitable for a reduction projection exposure system that utilizes UV light at 365 nm. A steep profile resist image of 0.7-µm lines and 0.7-µm spaces in a 1.0-µm thick resist layer is obtained using the MRL of optimized composition and the exposure system.     

Fabrication of metallic nanocavities by soft UV nanoimprint lithography

We propose a process combining UV-assisted nanoimprint lithography (NIL) and shadow mask evaporation techniques to fabricate metallic nanoparticles with cavities. A bi-layer transparent soft stamp with a hard top layer containing the high resolution patterns was obtained by spin coating and casting methods of PDMS. Then, it was used to mold the top photo-curable resist on a thick PMMA layer. After removal of the residual NIL resist layer, high density and high aspect ratio PMMA nanopillar arrays were obtained by reactive ion etching. Afterward, a four step evaporation under oblique angle was performed to deposit the gold nanostructures at the top of nanopillars. After lift-off, uniformly sized gold nanocavities were collected. Dark-field microscopy imaging of the fabricated nanocavities shows a clear geometry dependence of the emission peak wavelength, thereby providing a novel types of bio-sensing nano-objects.     

采用CHF_3和O_2等离子体刻蚀PI的各向异性研究

研究了一种有效刻蚀聚酰亚胺(PI)的干法刻蚀方法,以金属铬为掩膜,刻蚀经涂胶并亚胺化而得到具有一定厚度的PI薄膜。利用反应离子刻蚀设备(RIE)将O2和CHF3按一定比例混合,适当调节刻蚀压力、气体比例、功率、时间等因素,可以得到侧壁和底面光洁、具有不同表面形貌的刻蚀结构。借助台阶仪和显微测量工具测定刻蚀样片,进一步得到不同工艺参数下刻蚀深宽比,并通过分析得出其他因素对PI刻蚀深宽比的影响趋势。该项研究避免了"微掩膜"效应所产生的表面粗糙问题,同时优化了刻蚀工艺,得到各向异性刻蚀的具体工艺参数,为PI不同应用目的选择刻蚀工艺提供了理论依据。     

紫外线厚胶光刻技术研究及应用

紫外线厚胶光刻技术已广泛应用于 3D微机械结构的制作。本文选用AZ4 6 2 0和SU 8两种光刻厚胶 ,采用德国卡尔·休斯公司的MA 6双面对准光刻机 ,对紫外线光刻工艺条件进行了对比研究 ,结果表明 ,负性光刻胶SU 8的光敏性好 ,胶结构图形的侧墙较陡直 ,能够实现较大的深宽比 ,为复杂结构的三维微机械器件的制作提供了保证。