紫外壓印微光學元件中的收縮與抗粘連問題研究.pdf

1、微光學元件加工技術是促進微光學系統(tǒng)大量使用以及推進光學系統(tǒng)小型化的關鍵技術之一。紫外壓印技術結合反應離子刻蝕工藝可實現(xiàn)光學材料基底上微光學元件的高分辨力、低成本與快速的加工。然而現(xiàn)有的紫外壓印技術中存在如下兩個問題:首先,紫外壓印工藝所用的光刻膠材料在固化過程中存在較大的固化體積收縮,對于所加工微細結構的尺寸精度具有較大的影響,固化收縮產(chǎn)生較大的內應力還會導致一系列難以克服的問題;其次,在脫模過程中,粘附作用力可對加工結果產(chǎn)生強烈的破壞

2、作用,對連續(xù)浮雕結構微光學元件的復制加工產(chǎn)生致命影響。這兩個問題已成為制約連續(xù)浮雕微光學元件高精度批量生產(chǎn)的技術瓶頸。
　　本課題“紫外壓印微結構光學元件中的收縮與抗粘連問題研究”的主要目的是針對紫外壓印工藝光刻膠固化中收縮問題與脫模破壞問題,通過模型建立、理論分析以及實驗研究等工作,提出相應地解決辦法,消除相應的影響,提供一種高效、低成本、可批量應用的硬質光學材料基底連續(xù)浮雕結構微光學元件復制加工工藝。
　　本文完成的主要

3、工作如下:
　　(1)提出一種基于自由體積理論的紫外壓印光刻膠動態(tài)收縮模型,針對傳統(tǒng)丙烯酸酯類紫外壓印光刻膠存在較大的動態(tài)收縮的問題,對壓印光刻膠材料動態(tài)收縮過程進行理論預測與仿真的方法?；谧杂审w積理論,結合傳統(tǒng)高分子材料合成理論提出的理論模型,在不同的曝光功率密度條件下,對丙烯酸酯類紫外壓印光刻膠動態(tài)收縮進行分析。并且,應用該方法對收縮以及高分子合成轉化率的關系進行詳細的研究。
　　(2)提出一種基于硫醇-烯類高分子材料

4、的紫外壓印工藝。針對壓印光刻膠固化收縮問題產(chǎn)生的復制誤差難以克服的問題,通過理論分析與實驗研究,建立壓印殘留層厚度與復制誤差的關系與作用模型,在現(xiàn)有的基礎之上進一步降低連續(xù)浮雕結構微結構光學元件的壓印復制誤差,同時通過實驗研究該類材料的抗反應離子刻蝕性能。
　　(3)針對紫外壓印工藝中存在的脫模容易粘連的問題,對抗粘層生成工藝進行優(yōu)化。針對氣相沉積抗粘層生成工藝,通過理論分析以及實驗方法研究該工藝與沉積溫度之間的作用關系,提出了基