紫外壓印微光學(xué)元件中的收縮與抗粘連問題研究.pdf

1、微光學(xué)元件加工技術(shù)是促進(jìn)微光學(xué)系統(tǒng)大量使用以及推進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)小型化的關(guān)鍵技術(shù)之一。紫外壓印技術(shù)結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕工藝可實(shí)現(xiàn)光學(xué)材料基底上微光學(xué)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(shù)中存在如下兩個(gè)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(xì)結(jié)構(gòu)的尺寸精度具有較大的影響,固化收縮產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力還會(huì)導(dǎo)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(jié)果產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞

2、作用,對連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)微光學(xué)元件的復(fù)制加工產(chǎn)生致命影響。這兩個(gè)問題已成為制約連續(xù)浮雕微光學(xué)元件高精度批量生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。
　　本課題“紫外壓印微結(jié)構(gòu)光學(xué)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(shí)驗(yàn)研究等工作,提出相應(yīng)地解決辦法,消除相應(yīng)的影響,提供一種高效、低成本、可批量應(yīng)用的硬質(zhì)光學(xué)材料基底連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)微光學(xué)元件復(fù)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(dòng)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(dòng)態(tài)收縮的問題,對壓印光刻膠材料動(dòng)態(tài)收縮過程進(jìn)行理論預(yù)測與仿真的方法?；谧杂审w積理論,結(jié)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(dòng)態(tài)收縮進(jìn)行分析。并且,應(yīng)用該方法對收縮以及高分子合成轉(zhuǎn)化率的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)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(fù)制誤差難以克服的問題,通過理論分析與實(shí)驗(yàn)研究,建立壓印殘留層厚度與復(fù)制誤差的關(guān)系與作用模型,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步降低連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的壓印復(fù)制誤差,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)研究該類材料的抗反應(yīng)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(jìn)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(shí)驗(yàn)方法研究該工藝與沉積溫度之間的作用關(guān)系,提出了基