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AZ4620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.     

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AZ4620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.     

新型MEMS可变光衰减器的微磁执行器

探讨了新型可变光衰减器－光纤横向偏移型MEMS可变光衰减器的微磁驱动方式，从理论上分析了微磁执行器设计时应遵从的原理，讨论和设计了微磁执行器的各个参数，新开发了结合使用正胶（AZ－4000系列）和负胶（SU－8系列）的UV－LIGA工艺：在制作了光纤定位槽的基片上溅射Cr/Cu作为电镀种子层，涂布正胶，紫外光刻得到电镀模具，电镀Cu和FeNi分别得到线圈的下层、中层和上层以及铁芯；在完成下层和中层后，分别进行一次负胶工艺以形成电绝缘层和后续结构的支撑平台，即涂布负胶覆盖较下层结构，光刻开出了通往较上一层的通道并使SU－8聚合、交联以满足性能要求。并运用该工艺实现了微磁执行器。     

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     

一种聚合物实心微针的制作方法

为实现制作微针加工工艺简单、加工周期短及成本低的目的,提出了一种制作聚合物微针的新方法,这种聚合物微针的制作过程主要包括三个部分:微针原始模具的制作、聚合物微针模具的制作和浇铸工艺复制微针。通过KOH腐蚀液刻蚀晶面为{100}的Si片和紫外线对准光刻SU8胶得到由Si-SU8胶构成的原始模具,再在该模具上注入聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行转模,固化脱模后在PDMS微针二级模具表面溅射一层Cu/Cr金属薄膜,然后再注入PDMS,得到最终的聚合物微针模具,对该模具进行浇铸工艺,便可批量制作微针。通过浇注PDMS获得微针初始结构,使针尖和针体合为一体,提高了脱模的可靠性;通过改变设计,能得到不同截面尺寸和长度的微针,因此这种方法具有很高的灵活性。     

基于UV-LIGA技术的微注塑金属模具的工艺研究

介绍了一种新颖的微注塑模具的制作方法———无背板生长法,它是利用负性厚SU-8光刻胶,通过低成本的UV-LIGA表面微加工工艺,直接在金属基板上电铸镍图形而制作完成的。讨论了SU-8胶与基底的结合特性以及几种去除SU-8胶的有效方法,所制作的微注塑模具已用于微注塑加工中。无背板生长工艺的突出优点是微电铸时间短、模具质量高,而且还适合于制作其他微机械组件,是目前MEMS领域中比较有发展前途的加工方法。     

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SU8结构的新方法.该方法是将SU8胶涂在一块掩模上,紫外光从掩模的背面照射,这样SU8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SU8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SU8结构,而文献报道的SU8胶结构的高宽比最大仅为18.     

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     

微网气体探测器微结构SPACER的研制

在多丝正比室(MWPC)受到严重挑战的形势下,微网气体探测器(micromegas)以其响应时间快、计数能力高的优势而从各种新型的气体探测器中脱颖而出。本文介绍了利用两种方法制作微网气体探测器微结构的工艺,一种是利用准LIGA工艺,以SU8胶为绝缘层;另一种是利用干膜做绝缘层来制作微网气体探测器。对比分析了SU8胶和干膜对于制作微网气体探测器的优劣。实验证明,利用干膜制作的微网气体探测器性能更好。使用放射源55Fe对其能量分辨本领进行了实验研究,结果利用干膜制作的微网气体探测器得到了有效增益,测出了逃逸峰。另外,还分析了使用编织丝网和电铸镍网对微网气体探测器的影响,实验证明,电铸镍网更适合于微网气体探测器的性能要求。     

微网气体探测器微结构SPACER的研制

在多丝正比室（MWPC）受到严重挑战的形势下,微网气体探测器（micromegas）以其响应时间快、计数能力高的优势而从各种新型的气体探测器中脱颖而出。本文介绍了利用两种方法制作微网气体探测器微结构的工艺,一种是利用准LIGA工艺,以SU8胶为绝缘层;另一种是利用干膜做绝缘层来制作微网气体探测器。对比分析了SU8胶和干膜对于制作微网气体探测器的优劣。实验证明,利用干膜制作的微网气体探测器性能更好。使用放射源55Fe对其能量分辨本领进行了实验研究,结果利用干膜制作的微网气体探测器得到了有效增益,测出了逃逸峰。另外,还分析了使用编织丝网和电铸镍网对微网气体探测器的影响,实验证明,电铸镍网更适合于微网气体探测器的性能要求。     

厚层抗蚀剂曝光模型及其参数测量

针对厚层抗蚀剂曝光过程中存在诸非线性因素的影响，更新Dill曝光参数的定义，建立了适合描述厚层抗蚀剂曝光过程的增强Dill模型．光刻过程模拟的准确性与曝光参数的测量精度有很大关系，为此，建立了实时曝光监测实验装置，测量了不同工艺条件、不同厚度抗蚀剂的曝光透过率曲线，并演绎计算出曝光参数随抗蚀剂厚度和工艺条件的变化规律．最后给出了采用增强Dill模型进行曝光过程的模拟和实验结果的分析．     

Investigations on a Multiple Mask Technique to Depress Processing-Induced Damage of ICP-Etched HgCdTe Trenches

A multiple mask technique, integrating patterned silicon dioxide (SiO₂) film over patterned thick photoresist (PR) film, has been investigated as a method to perform mesa etching for device delineation and electrical isolation of mercury cadmium telluride (HgCdTe) third-generation infrared focal-plane arrays. The multiple mask technique was achieved by standard thick PR photolithography, SiO₂ film deposition to cover the thick PR patterned film, and etching the SiO₂ film at the bottom region after another photolithography process. The dynamic resistance in the zero-bias and low-reverse-bias regions of HgCdTe photodiode arrays isolated by inductively coupled plasma (ICP) etching with the multiple mask of patterned SiO₂ and patterned thick PR film underneath was improved one- to twofold compared with a simple mask of patterned SiO₂. It is suggested that the multiple mask technique is capable of maintaining high etching selectivity while reducing the side-wall processing-induced damage of ICP-etched HgCdTe trenches. The results show that the multiple mask technique is readily available and shows great promise for etching HgCdTe mesa arrays.     

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。     

厚膜光刻工艺在PDP中的应用

简要介绍了表面放电型ACPDP制作工艺中电极、障壁和荧光粉的厚膜光刻技术,并对这些工艺中所存在的一些问题进行分析和讨论。     

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.     

KrF光刻工艺技术

比较了248nm KrF光刻工艺与i-Line工艺上的异同,利用工艺原理和光学原理分析了248nm KrF光刻工艺的特点.对一些光刻工艺中容易出现的问题进行了探讨,使248nm KrF光刻技术在实际工艺中可以得到灵活应用.     

适用于厚膜剥离的图形反转双层胶光刻技术

介绍了一种适用于厚膜剥离的图形反转双层胶光刻技术,采用图形反转胶和正型光刻胶,选择合适的光刻工艺形成了光刻胶倒梯形的剖面结构,可以成功剥离与胶层厚度相同的膜层,厚度可达13μm。同时对一些技术机理和关键工艺条件进行了讨论。     

Technique for patterning macroporous silicon and the fabrication of bars of 2D photonic crystals with vertical walls

A new technological process for fabricating structures with vertical walls in a thick layer of macroporous silicon on a substrate is reported. The problem of photolithography has been solved by patterning on the back side of the wafer. As a result, the silicon substrate itself serves as a mask through which certain parts of the porous layer are removed. Narrow and high bars of macroporous silicon, aligned with macropore rows, have been fabricated. The 2D photonic crystals obtained have been used for in-coupling of light in the direction perpendicular to the channel axes and for recording IR spectra.     

一种PDMS薄膜型微阀的制备与性能分析

通过厚胶光刻工艺在硅片上制备SU-8胶模板，利用该模板制备了高分子聚合物PDMS(Polvdimethvlsiloxane，聚二甲基硅氧烷)微流道和薄膜结构。通过对不同结构的两层PDMS的不可逆粘接得到一种简单的阀结构，在外加气源压力作用下薄膜产生变形实现对微流道的控制。实验测量了微阀的控制气源压力与被控制液体流量之间的关系，说明膜阀的开闭性能良好。根据弹性薄膜的变形理论，对影响微阀性能的参数进行了分析，并提出了几种可行的用于薄膜微阀控制的方法。