消色差超构表面复合透镜

超构表面因其体积轻薄易于集成化，有望在某些特定场合取代传统透镜实现多功能光学器件。超构表面的光束偏转角随波长的增加而增大，与传统折射透镜相比产生相反的色散，这种色散又被称为“异常色散”或“负色散”。理论上利用超构表面的负色散和传统折射光学器件的正色散相抵消，可以完全矫正光学系统的色差。由此出发，设计了一种基于光刻胶材料，由Pancharatnam-Berry（PB）相位型超构表面作为第一透镜，传统球面透镜作为第二透镜的消色差超构表面复合透镜，利用时域有限差分数值模拟软件FDTD Solutions探索了该透镜在780～980 nm波段的聚焦性能，证明了消色差光刻胶超构表面复合透镜优异的消色差效果。相对传统的消色差超构表面通过相位补偿来消色差的方法，这种消色差设计简单且高效，为特定波段内的消色差成像提供了一定的借鉴意义。     

微透镜阵列的光刻胶热熔制作技术

介绍了利用光刻胶热熔法制作微透镜阵列这种简单、实用的技术。阐明了其原理、工艺流程、关键技术并给出了实验结果。结果表明,光刻胶热熔技术是一种简单、实用的微透镜阵列制作技术。本文的研究结果可为微透镜阵列的进一步研制及产业化提供参考。     

自写入光波导聚合物微透镜阵列的设计与制作

利用聚合物SU-8光刻胶在激光作用下折射率会发生变化的特点,将其作为最后的光学材料,采用光刻胶热熔法和图形转移法,设计并制作了填充因子接近0.75、自写入光波导、六角排列的微透镜阵列。对阵列的表面形态、三维结构和光学性能分别进行了观察、测试与分析,发现用SU-8胶制作的微透镜阵列外观良好,边缘清晰;自写入光波导微透镜阵列的三维结构良好;波导末梢的光点分布均匀,光强一致性高。这种自写入光波导的微透镜阵列降低了透镜阵列与探测阵列精确装配的难度,而且其制作工艺流程简单、成本低廉、适合批量复制,这种阵列元件还有质量轻、体积小的特点,有很广的应用前景。     

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。     

甲基丙烯酸酯类光刻胶成膜树脂的合成与性能研究

以甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,采用溶液自由基聚合方法,合成了甲基丙烯酸酯类光刻胶成膜树脂,研究了合成工艺对产物分子量及分子量分布的影响,并对其在光刻胶中的应用性能,如碱溶性、涂膜表面干燥性、感度和分辨率等进行了初步考察。结果表明,在引发剂用量为单体用量的0.6%~1%、反应温度80~85℃、3次进料条件下,制得的聚合物的重均分子量为44 341~53 696,分子量分布为3.66~5.69,由单体质量比MAA∶MMA∶BA为25∶50∶25的成膜树脂配制的光刻胶,分辨率达35μm。     

一种新的基于水蒸气和水混合流体去胶方法

随着半导体器件尺寸越来越小,光刻胶的剥离,尤其是对硬烘后和离子注入后的光刻胶剥离,被认为是现代半导体器件制造过程中最具挑战的工艺之一。本文提出了一种新的湿法去胶技术从而可以替代现有的湿法剥离工艺和等离子灰化工艺。并针对固化后的光刻胶以及金膜和铬膜,进行了相关实验。然后给出了光刻胶的剥离图片,并分析和讨论了该过程的机理。结果表明,利用水蒸气和水的混合流体射流清洗技术可以很容易去除固化后的光刻胶和金属膜。     

Novel photoresist stripping technology using steam-water mixture

A novel wet vapor photoresist stripping technology is developed as an alternative to dry plasma ashing and wet stripping.Experiments using this technology to strip hard baked SU-8 photoresist,aurum and chromium film are carried out.Then the images of stripping results are shown and the mechanism is analyzed and discussed. The most striking result of this experiment is that the spraying mixture of steam and water droplets can strip photoresist and even metal film with ease.     

基于单色光干涉的光刻胶膜厚测量方法

针对传统的通过转速与光刻胶膜厚的关系来大致判断膜厚范围的问题,研究了基于单色光干涉的光刻胶膜厚测量方法。基于光刻胶的基本特性,将油膜的膜厚测量方法应用在光刻胶上。基于薄膜干涉原理进行系统的光路设计以及光刻胶膜厚测量平台的设计。进行了干涉条纹自动计数算法的研究以及基于单色光干涉的相对光强原理的研究。最后搭建硬件系统和软件系统,对干涉条纹自动计数算法与单色光干涉的膜厚测量方法进行实验验证与分析,实现了光刻胶膜厚的快速精确测量。     

在金属基底上制作高深宽比金属微光栅的方法

根据光学领域对高深宽比金属微器件的需求,利用UV-LIGA工艺在金属基底上制作了具有高深宽比的金属微光栅。采用分层曝光、一次显影的方法制作了微电铸用SU-8胶厚胶胶模,解决了高深宽比厚胶胶模制作困难的问题。由于电铸时间长易导致铸层缺陷,故采取分次电铸等措施得到了电铸光栅结构;同时通过线宽补偿的方法解决了溶胀引起的线宽变小问题。在去胶工序中,采用"超声-浸泡-超声"循环往复的方法。最终,制作了周期为130μm、凸台长宽高为900μm×65μm×243μm的金属微光栅,其深宽比达到5,尺寸相对误差小于1%,表面粗糙度小于6.17nm。本文提出的工艺方法克服了现有方法制作金属微光栅时高度有限、基底易碎等局限性,为在金属基底上制作高深宽比金属微光栅提供了一种可行的工艺参考方案。     

Effects of Ar and O2 additives on photopatternable sol-gel etching in an SF6-based plasma for planar lightwave circuit fabrication

We present a novel study of the interaction of SF₆-based plasmas with sol-gel materials in a parallel plate reactive ion etching (RIE) system. The purpose of these experiments was to obtain quantitative measures and optimisation of the RIE parameters, which can be used in the microfabrication of planar lightwave circuit (PLC) devices. The sulfur hexafluoride chemistry is chosen due to its excellent etching properties of SiO₂, which is one of the components of the photopatternable sol-gel materials and is not present in typical photoresist materials. Fast process etching rate and good selectivity is achieved by varying SF₆ flow and power delivered to the electrodes. The study also reveals a marginal influence of oxygen and argon flow on the character of the sol-gel etching. The experimental data obtained can be used as a reference for any sol-gel devices fabricated using widely available RIE reactors.