SU-8胶光刻工艺参数优化研究

对基于SU-8胶的UV-LIGA技术进行了工艺优化,研究了光源波长和曝光时间对SU-8胶成型的影响。结果表明,光刻胶表面线宽变化随曝光时间增加先减少后增加,有一个极小值;侧壁角度先增加后减少,有一个极大值。通过优化光源波长、曝光时间以及显影时间三个主要工艺参数,可以获得侧壁角度为90.64°正角的300μm厚光刻胶微结构和侧壁角度为89.98°近似垂直的500μm厚光刻胶微结构。     

一种利用PDMS工艺解决SU-8去胶问题的方法

提出了一种解决SU-8去胶难题的方法.该方法首先将SU-8微结构用PDMS进行复制,然后利用复制的PDMS微结构进行下一步的电铸,电铸完成后只要简单地将PDMS揭下即可释放出金属模具.通过该方法制备得到了深宽比达到10的金属模具,而且模具表面光滑,侧壁垂直.     

PDMS多层次蘑菇形微结构的制作

提出了一种基于光刻胶牺牲层技术的用于制作多层次SU-8模具的新方法,并进一步采用浇注成型的方法制作了聚二甲基硅氧烷(PDMS)多层次蘑菇形微结构。在多层次SU-8模具的制作过程中,使用了正性光刻胶BP212作为牺牲层,并采用超声辅助显影的方法使显影的时间大大缩短。通过对多层次SU-8模具预处理,有效减小了多层次SU-8模具与PDMS的结合力,从而提高了PDMS脱模的成功率。对制作的PDMS多层次蘑菇形微结构和PDMS单层次微柱结构进行了接触角测试。结果表明,PDMS多层次蘑菇形微结构的接触角为150.93°±1.6°,PDMS单层次微柱结构的接触角为139.19°±0.1°。由此可知PDMS多层次蘑菇形微结构具有优异的超疏水性能。     

一种高效低成本制作三维聚焦微流沟道的方法

为了使用微流体细胞仪实现对细胞的精确计数,设计和制作了能够真正实现三维聚焦功能的微流沟道。首先用Ansys软件对微流沟道的结构进行了优化设计,利用斜曝光工艺制作了SU-8微流沟道模具;然后利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对SU-8模具进行倒模,得到其负模结构,对负模结构进行表面处理后,进行二次倒模,得到与原SU-8微流沟道结构一致的PDMS复制品;最后用荧光检测方法对封装好的PDMS微流沟道的封装和聚焦效果进行了测试。结果表明:该芯片结构可靠,可以满足进一步的流体聚焦检测要求,采用该方法生产的微流沟道具有生产周期短、成本低、效率高和结构可靠的特点。     

丙烯酸酯干膜光刻胶曝光特性及其应用

对一种新型的丙烯酸酯干膜光刻胶(DFP)的曝光及显影特性进行了研究,采用该干胶制作出微沟道结构,进行微流道实验研究。在4英寸(1英寸=2.54cm)硅片上实现了厚度为50μm的干胶完好贴敷,从而解决了干胶在硅衬底上的贴敷问题。利用改变曝光时间设定曝光剂量梯度的方法,研究了干胶的曝光特性。采用不同质量分数的显影液,研究干胶的显影特性,获得了优化的结果。采用干胶系统进行了微流体沟道制作,得到了侧壁陡直的微沟道结构。实验发现,65mJ/cm2及以上的曝光剂量可使厚度为50μm的干膜光刻胶充分曝光并获得形貌效果良好的微结构,质量分数为5%的显影液具有最快的显影速度。     

降低SU-8光刻胶侧壁粗糙度的研究

SU-8负性光刻胶可通过UV-LIGA技术得到高深宽比微结构,是微机械系统(MEMS)制造中极具前景的一种技术。目前已有对于SU-8微结构的线宽变化,侧壁倾角,表面粗糙度,增加深宽比等方面的大量研究,但是鲜有对于SU-8微结构侧壁粗糙度的研究。该文从造成微结构侧壁粗糙度的原因入手,讨论了各个工艺参数对侧壁粗糙度的影响,并且通过优化工艺参数达到了降低SU-8微结构侧壁粗糙度的目的。     

微流控芯片金属模具制备工艺研究

为了解决SU-8光刻胶电铸金属模具中遇到的光刻胶脱落和电铸后去胶难等问题，提出了采用硅橡胶（PDMS）微复制与电铸毛细管电泳芯片金属模具相结合的新工艺。该方法首先用SU-8光刻胶制备微通道阳模，以此为模版浇注PDMS阴模，然后在此PDMS阴模上电镀金属模具。与采用SU-8光刻胶电镀金属模具相比，此方法不存在光刻胶与衬底结合力差以及去胶难等问题，所制备的金属模具侧壁垂直，表面光滑。     

用SU-8胶制高深宽比微结构的试验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶，它适于超厚、高深宽比的MEMS微结构制造。但SU-8胶对工艺参数很敏感。采用正交试验设计方法对其工艺进行分析。采用三个因素进行试验，对试验进行了分析。以200μm厚的SU-8为例进行试验研究，得到光刻胶图形侧壁陡直，分辨率高，与基底附着性能，深宽比大于20。     

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.     

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。     

乐甫波器件温度特性实验研究

研究了基于ST-90°X石英基片和SU-8波导层的乐甫波器件的温度特性。采用电极宽度控制单向单相(EWC/SPUDT)结构和铝电极,设计制作了具有单一模式控制功能和低插入损耗的150 MHz剪切型声表面波(SH-SAW)延迟线器件,并在其表面涂覆不同膜厚的SU-8声波导层构成系列乐甫波器件。由于SU-8波导层与石英基片温度系数的相反极性特性,SU-8膜厚直接影响到了乐甫波器件的温度特性。实验发现,覆盖不同膜厚的SU-8的乐甫波器件的中心频率随温度呈非线性变化,且在60~80℃内,SU-8膜厚为0.95μm时,其频率温度系数约为0.830×10-6/℃。     

SU-8胶与基底结合特性的实验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制作超厚、高深宽比的MEMS微结构。为电铸造出金属微结构，通常需要采用金属基底。但SU-8胶对金属基底的结合力通常不好，因而限制了其深宽比的提高。从SU-8胶与基底的浸润性、基底表面粗糙度以及基底对近光紫外光的折射特性入手，对SU-8胶与基底的结合力进行分析，首次指出：在近紫外光的折射率高的基底与SU-8胶有很好的结合性。经实验得出经过氧化处理的TI片的SU-8胶的结合性强。这有利于为MEMS提供低成本，高深宽比的金属微结构。     

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600μm×800μm×40μm,微针孔径截面为20μm×20μm,并给出了SEM分析的研究结果.     

基于PDMS基片的回音壁模式光纤激光器

介绍了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的回音壁模式(WGM)光纤激光器。激光器主要由多模石英光纤、塑料楔形光纤、激光染料溶液、玻璃基底和PDMS基片构成。将一根直径为279μm的石英裸光纤和一根直径为200μm的塑料楔形光纤耦合后固定在一块长和宽分别为2cm和1cm的玻璃基底上,在玻璃基底上浇注PDMS溶液后再经烘干形成厚度约为400μm的柔性PDMS基片。在基片上石英光纤与楔形光纤的耦合位置处刻出一个长为0.4cm,宽和高均为400μm的光纤沟道,在沟道中填入诺丹明6G的乙醇溶液并用另外一块玻璃基片封装后构成基于PDMS基片的回音壁模式光纤激光器芯片。采用沿石英光纤轴向消逝波光抽运方式,在PDMS芯片上实现了抽运能量为8.5μJ的低阈值的回音壁模式激光定向输出。     

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。     

陶瓷微结构的制作研究

研究了一种制作高精度、大高宽比高铝陶瓷微器件的工艺方法。首先利用同步辐射曝光,制作出带有微结构的PMMA模具。模压后,溶去模具,在1 700℃烧结成型。利用这种工艺,获得了宽度23μm,高度400μm的陶瓷微结构。同时,利用该工艺进行了陶瓷微反应器的初步研制,实现了陶瓷微管道的加工。     

制作短沟道硅MESFET的自对准工艺

不久以前,国外报导了一种制作短沟道硅MESFET(金属半导体场效应晶体管)的自对准工艺方法,用此方法制得的MESFET的栅长为0.2μm,源漏n~+区的间距为1.2μm.实现了除衬底的给电容外的主要寄生元件都很小的短沟道FET.这个制作方法采用电子束曝光法使栅长缩短到亚微米,其关键是利用     

聚合物芯片复型模具的新型制作工艺研究

AZ4620是一种广泛应用于微系统制作的正性光刻胶。高温改性后的AZ4620在紫外曝光时光照部分不再发生光化学反应,基于这样的材料特性,以220℃高温硬烘30 min获得改性的无光敏性的光刻胶,通过Plasma氧刻蚀制作出底层结构,再在底层结构表面涂胶采用多次曝光和显影制作出具有三层微结构的光刻胶模具,利用模塑法制作聚合物PDMS芯片。对光刻胶高温硬固工艺进行分析,对产生回流、残余应力、气泡等问题进行理论分析和实验研究,优化了模具加工工艺。采用多次喷涂,Plasma氧处理改善浸润性,高温硬烘0.5℃/min的升温速率得到了质量较好的多层光刻胶模具,为利用正性厚胶制作多层微结构提供了新的方法。     

基于SU-8材料的无源-有源集成式电光开关设计与制备

对基于SU-8紫外负性光刻胶的无源-有源集成 式电光开关进行了系统的研究。 首先用物理掺杂的方法制备出价格 低廉、性能良好的主客掺杂型电光材料DR1/SU-8,反射法测量其电光系数约为11. 5pm/V@1310nm。为减小器件的插入损耗, 设计了有源芯层为DR1/SU-8、无源芯层为SU-8的倒脊形混合集成式波导结构。制作完 CPW行波电极后,对器件进行接 触极化。实验测得开关的上升时间和下降时间分别为5.6μs和5.2μs,插入损耗为13.8dB,与只用DR1/SU-8作为波导芯层的 器件相比,插入损耗减小了约2.8dB。实验结果表明,这种无源-有 源集成式电光波导有效地减小了器件的插入损耗,为制备 低损耗的电光器件和单片多功能集成器件奠定了一定的基础。     

基于LIGA技术制作金属微针阵列

MEMS微针在生物领域中的应用日益广泛,为了方便微针刺入皮肤且减少疼痛,要求微针具有足够的强度和锐利的尖端。传统LIGA工艺只能制造出具有高深宽比的垂直侧壁结构。对传统LIGA工艺进行调整,对光刻胶PMMA进行两次曝光,并通过移动光刻胶台改变X射线的光刻方向,使两次X射线曝光方向相垂直,提出移动LIGA工艺,即移动光刻工艺。此外,利用等腰三角形作为掩膜板图案,显影之后得到截面与X射线掩膜板图案相似的三维实心PMMA微针阵列。再利用此PMMA微针阵列作为原始模具,PDMS转模形成PDMS一级模具,电镀镍得到与PMMA微针阵列相似的金属镍微针阵列。