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(duì)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(guò)對(duì)硅模具工藝、背板生長(zhǎng)工藝和無(wú)背板生長(zhǎng)工藝三種工藝路線(xiàn)進(jìn)行比較分析，我們認(rèn)為無(wú)背板生長(zhǎng)工藝較其他兩種工藝路線(xiàn)更適合于微流控芯片熱壓模具制作的需要。無(wú)背板生長(zhǎng)法是利用SU-8光刻膠，通過(guò)低成本的UV-LIGA技術(shù)，直接在金屬基板上電鑄鎳圖形來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在

2、整個(gè)無(wú)背板生長(zhǎng)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(guò)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(guò)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(duì)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(duì)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(shì)基本一致。因此，可以用本文的模型來(lái)預(yù)測(cè)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(guò)程中的溶脹趨勢(shì)。最后總結(jié)了紫外曝光模型和顯影模型對(duì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用。 紫外曝光模型對(duì)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(xiàn)寬小于掩模的特征線(xiàn)寬。

4、在設(shè)計(jì)掩模時(shí)，掩模的特征線(xiàn)寬要略大于所需要微通道的線(xiàn)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(duì)線(xiàn)寬變化影響較大，因此在工藝過(guò)程中盡可能讓SU-8膠的表面平整，減小間隙量。 (4)預(yù)測(cè)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(duì)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(guò)程中因?yàn)槿苊浂l(fā)生的尺寸變化，預(yù)測(cè)SU-8膠在顯影過(guò)