100%填充因子的硅微透镜阵列的制作

本文成功制作出了表面光滑且具有100%填充因子的硅微阵列阵列结构。制作流程包括：旋涂光刻胶,热熔融和反应离子可是转移。首先,在硅衬底上旋涂SU-8光刻胶,并光刻显影;其次,热熔融和热处理光刻胶阵列得到光刻胶微透镜阵列;最后,反应离子刻蚀转移形成硅微透镜阵列。实验表明,通过调节反应离子刻蚀气体SF6和O2的量分别到60sccm和50sccm,就可以得到无间距的硅微透镜阵列。在此种情况下,光刻胶和硅衬底的刻蚀速率比值为1:1.44。单个微透镜底端尺寸为30.1微米,高度为3微米,焦距在15.4微米到16.6微米之间。     

NOA73材料的微透镜阵列快速制造技术

针对传统微透镜阵列制作工艺复杂、成本高、周期长等缺点,研究了一种低成本、高效率制作微透镜阵列的技术方法。以SU-8负性光刻胶为主模结构材料,采用2次紫外斜曝光工艺,加工出主光轴平行于硅基的微透镜阵列作为主模结构。依次采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)软光刻技术和NOA73紫外曝光技术对主模结构进行复制得到PDMS和NOA73 2种材料的微透镜阵列,用共聚焦显微镜观察微透镜阵列的表面形貌并搭建光学检测平台,测试微透镜阵列的成像效果。结果显示,NOA73材料的微透镜阵列具有更好的光学性能。通过上述工艺加工的微透镜阵列具有较好的成像效果和表面形貌,重复性好且加工周期短,可集成在微流式细胞仪中用于样本流的荧光检测,提高了检测精度。     

NOA73材料的曲面微透镜阵列的制作

为了实现生物复眼的光学性能,介绍了一种仿生物复眼结构通过使用光刻胶熔融法和NOA73(norland optical adhesive)紫外曝光固化技术。首先采用光刻胶熔融法将一系列具有不同曲率、宽度的平面微凸透镜制作在Si基底上,且微透镜阵列具有统一的聚焦特性和光滑度;通过比较NOA73、PDMS两种平面微透镜阵列的聚焦效果,得到NOA73材料具有更好的光学性能;然后利用PDMS的柔韧特性和NOA73紫外曝光固化的特性制作出曲面微凸透镜阵列;最后对曲面微透镜阵列进行成像测试、光强分布测试,结果表明,通过上述工艺制作的曲面微凸透镜阵列,最后对曲面微透镜阵列进行成像测试、光强分布测试,可知通知这种工艺制作的曲面微透镜阵列的尺寸达到微米,光学性能优秀,透光率基本达到100%,具有很好的重复性,可行性且制作简单、快速和低成本,并能模仿复眼结构的部分光学特性。     

微柱透镜阵列的全息-光刻胶热熔制作技术

为改善微柱透镜阵列的制作技术、消除光刻工艺对光刻掩模版的依赖,研究了利用全息-热熔技术制作微柱透镜阵列的新方法,即首先采用了全息技术进行曝光,然后利用光刻胶热熔技术在K9玻璃基底上制作出了面形良好的微柱透镜阵列。实验结果表明,进行全息曝光并显影后,能够在光刻胶表面产生良好的正弦阵列表面结构,之后采用光刻胶热熔技术可将光刻胶的正弦阵列结构转变为微柱透镜阵列,且实验结果良好。     

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。     

一种制作凹形聚二甲基硅氧烷微透镜阵列的方法

提出一种制作凹形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜阵列的方法。用数字微镜器件(DMD)代替物理掩模,建立数字灰阶无掩模光刻系统,在光刻胶上制作正方形基底凸形微透镜阵列,以此阵列为母板,采用复制方法,制作了高填充因子的正方形基底凹形PDMS微透镜阵列。实验和测试结果表明:数字灰阶无掩模光刻系统制作的微透镜阵列表面光滑,形貌良好;复制的PDMS微透镜阵列边缘清晰,表面光滑,焦面光斑光强均匀。为制作凹形微透镜阵列提供了一条制作简单、效率高、成本低、可大规模制作的新途径。     

通过缩短显影时间提高微透镜阵列的填充因子与F数

采用缩短显影时间法改善了光刻胶热熔法制作微透镜阵列的工艺,提高了折射型微透镜阵列的F数(F#)与填充因子。由于显影时间不足,光刻胶突起部分的底部彼此连接,熔化后的微透镜也彼此连接,使微透镜阵列的填充因子得到了提高,达到了78.5%;另一方面,由于没有裸露的玻璃表面,使得常规方法下的光刻胶与玻璃基底的接触角变为光刻胶突起的底部与光刻胶基底的接触角,因此使接触角降低,达到3.944°,F#得到了提高,达到11.357。实验结果表明,该方法简便实用,效果良好。     

主光轴平行于基底的微透镜阵列设计与制作

用聚二甲基硅氧烷(PDMS)软光刻工艺实现了一种主光轴平行于基底的微透镜阵列。首先对微透镜形成过程中的PDMS薄膜受力和变形情况进行了分析,并采用有限元分析方法对不同压力、不同厚度的薄膜变形情况进行了模拟,确定了合理的微透镜腔体结构;然后利用SU-8负模制作了PDMS微透镜腔体,将腔体与盖片进行了密闭封装,通过一定的压力向其注入紫外固化光学胶成型了微透镜阵列;最后使用自制装置对微透镜阵列的聚焦效果进行了测试。结果表明,提出的制作方法简单易行、成本低廉和焦距可控,而且易与其它的微系统集成到同一芯片。     

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.     

Fabrication of a 100%fill-factor silicon microlens array

正A simple method has been developed for the fabrication of a silicon microlens array with a 100%fill factor and a smooth configuration.The microlens array is fabricated by using the processes of photoresist(SU8- 2005) spin coating,thermal reflow,thermal treatment and reactive ion etching(RIE).First,a photoresist microlens array on a single-polished silicon substrate is fabricated by both thermal reflow and thermal treatment technologies. A typical microlens has a square bottom with size of 25μm,and the distance between every two adjacent microlenses is 5μm.Secondly,the photoresist microlens array is transferred to the silicon substrate by RIE to fabricate the silicon microlens array.Experimental results reveal that the silicon microlens array could be formed by adjusting the quantities of the reactive ion gases of SF_6 and O_2 to proper values.In this paper,the quantities of SF_6 and O_2 are 60 sccm and 50 sccm,respectively,the corresponding etch ratio of the photoresist and the silicon substrate is 1 to 1.44.The bottom size and height of a typical silicon microlens are 30.1μm and 3μm,respectively. The focal lengths of the microlenses ranged from 15.4 to 16.6μm.     

SU-8环氧树脂的分离实验研究

为分析和解决商业用SU-8胶在355 nm波长的吸收性和后烘缩胶等问题,先采用柱层析对SU-8环氧树脂进行分离,然后进一步用高压液相色谱-尺寸排阻色谱法对SU-8环氧树脂进行分离和分析。结果表明,SU-8环氧树脂包括SU-1,SU-2,SU-4,SU-6和SU-8多种组分及其它杂质,分子量分布在100-100 000的范围。根据分析结果,研究了上述问题出现的原因,并配制了性能优化的SU-8光刻胶,结合全息光刻技术制作了三维光子晶体。     

Experimental study on ultrasonic stress relief for cured SU-8 photoresist layer

The purpose of this work is to reduce the internal stress in cured SU-8 photoresist layer by ultrasonic stress relief technology. The stress relief mechanism of SU-8 photoresist layer was presented. Based on improved Stoney’s formula, a theoretical calculation model for SU-8 internal stress was proposed. Profile method was used to measure the curvature radius of substrate. The effect of ultrasonic stress relief on SU-8 layers was studied by experiments. Meanwhile, some important factors, such as amplitude of vibration, power input and relief time, have been discussed. The values of internal stress before and after the ultrasonic stress relief process were compared. The experimental results show that the internal stress in cured SU-8 layers can be effectively reduced if the proper experimental parameters are chosen.     

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。     

主光轴平行于基底的微透镜阵列制作与测试

应用SU-8负性感光胶的独特性能,采用水浴倾斜紫外光刻的方法,优化工艺参数,构造出主光轴平行于基底的球面微透镜阵列,其单个透镜的直径约为200μm。利用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)对微透镜的表面形貌及曲率半径进行测量,并搭建光学观测平台,测得透镜焦距并观察成像效果。经观测,所加工球面微透镜具有较好的表面形貌和成像效果。基于此方法加工的微透镜阵列,主光轴平行于基底,因而便于与其他光学系统进行片上集成,完成对光线的聚焦,最终实现光开关、扫描成像等功能。此微透镜阵列也将集成在微流式细胞仪上,用于样本流的荧光检测,可极大提高检测精度。     

射频同轴传输线的设计仿真与加工工艺

基于SU-8和BPN紫外负性感光胶,结合微电镀工艺加工制作射频同轴传输线,以实现射频器件信号的传输与耦合。首先确定在阻抗匹配情况下同轴传输线特性阻抗为50Ω的同轴传输线的具体尺寸,然后通过HFSS仿真软件对设计的结构进行模拟仿真。通过仿真结果验证设计的可行性,采用紫外光刻技术利用SU-8光刻胶做出内导体支柱,并用BPN光刻胶做出结构,对结构进行电镀。最后将BPN光刻胶剥离,即可得到射频同轴传输线。此方法制得的同轴传输线具有介质损耗小、辐射损耗小、无色散、带宽大和抗干扰强的优点,适用于高性能射频和微波电路。另外,它的制作工艺能与其他射频和微波器件及集成电路工艺兼容,便于与射频和微波电路集成。     

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。     

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。     

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.     

SU-8胶双光子微加工分辨率与工艺条件研究

为了提高SU-8光刻胶的微加工分辨率,利用飞秒激光双光子聚合技术研究了SU-8光刻胶微加工时的加工工艺条件与分辨率之间的关系.实验在本研究组自主研制的纳米光子学超细微加工系统上进行,以钛蓝宝石飞秒激光器发出的780 nm波长激光作为加工光源,考察了不同激光功率与曝光时间等激光加工条件和后烤与无后烤等工艺条件对SU-8聚...