SU-8膠紫外光刻理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，基于SU-8膠的UV-LIGA技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。本課題研究了SU-8膠紫外光刻理論和工藝實(shí)驗(yàn)，并對SU-8膠微結(jié)構(gòu)的尺寸及其公差進(jìn)行了定量研究。 通過對硅模具工藝、背板生長工藝和無背板生長工藝三種工藝路線進(jìn)行比較分析，我們認(rèn)為無背板生長工藝較其他兩種工藝路線更適合于微流控芯片熱壓模具制作的需要。無背板生長法是利用SU-8光刻膠，通過低成本的UV-LIGA技術(shù)，直接在金屬基板上電鑄鎳圖形來實(shí)現(xiàn)的。在

2、整個無背板生長工藝中，SU-8膠紫外光刻工藝作為微電鑄的前序工藝，其工藝參數(shù)的優(yōu)化和光刻精度直接影響微電鑄模具的質(zhì)量和精度。本文首先分析了各工藝參數(shù)的影響因素，然后通過實(shí)驗(yàn)和仿真分析確定各工藝參數(shù)的最優(yōu)化結(jié)果，最終建立了SU-8膠紫外光刻的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程。在該標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的基礎(chǔ)上，通過后序工藝微電鑄已成功制作出高質(zhì)量的微熱壓模具和微注塑模具。 本文根據(jù)菲涅耳衍射理論建立了紫外曝光模型和尺寸公差模型。用MATLAB軟件對SU-8微結(jié)

3、構(gòu)的尺寸及其公差進(jìn)行數(shù)值模擬，針對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了SU-8膠紫外光刻的實(shí)驗(yàn)研究。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，變化趨勢基本一致。因此，可以用本文的模型來預(yù)測SU-8微結(jié)構(gòu)的尺寸及其公差。在紫外曝光模型的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)溶脹原理建立了顯影模型，分析了SU-8膠在顯影過程中的溶脹趨勢。最后總結(jié)了紫外曝光模型和顯影模型對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用。 紫外曝光模型對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用： (1)模擬結(jié)果表明微通道的頂部線寬小于掩模的特征線寬。

4、在設(shè)計掩模時，掩模的特征線寬要略大于所需要微通道的線寬。 (2)根據(jù)SU-8膠的厚度確定曝光劑量的大小。 (3)間隙量對線寬變化影響較大，因此在工藝過程中盡可能讓SU-8膠的表面平整，減小間隙量。 (4)預(yù)測微通道橫截面的形狀，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，優(yōu)化工藝參數(shù)，使微通道的側(cè)壁更加陡直。 顯影模型對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用： 定量地分析SU-8膠微結(jié)構(gòu)在顯影過程中因?yàn)槿苊浂l(fā)生的尺寸變化，預(yù)測SU-8膠在顯影過