论文部分内容阅读
随着微机电系统的迅速发展,基于SU-8胶的UV-LIGA技术得到更加广泛的应用。本课题研究了SU-8胶紫外光刻理论和工艺实验,并对SU-8胶微结构的尺寸及其公差进行了定量研究。 通过对硅模具工艺、背板生长工艺和无背板生长工艺三种工艺路线进行比较分析,我们认为无背板生长工艺较其他两种工艺路线更适合于微流控芯片热压模具制作的需要。无背板生长法是利用SU-8光刻胶,通过低成本的UV-LIGA技术,直接在金属基板上电铸镍图形来实现的。在整个无背板生长工艺中,SU-8胶紫外光刻工艺作为微电铸的前序工艺,其工艺参数的优化和光刻精度直接影响微电铸模具的质量和精度。本文首先分析了各工艺参数的影响因素,然后通过实验和仿真分析确定各工艺参数的最优化结果,最终建立了SU-8胶紫外光刻的标准工艺流程。在该标准工艺流程的基础上,通过后序工艺微电铸已成功制作出高质量的微热压模具和微注塑模具。 本文根据菲涅耳衍射理论建立了紫外曝光模型和尺寸公差模型。用MATLAB软件对SU-8微结构的尺寸及其公差进行数值模拟,针对数值模拟结果进行了SU-8胶紫外光刻的实验研究。数值模拟结果与实验结果进行比较,变化趋势基本一致。因此,可以用本文的模型来预测SU-8微结构的尺寸及其公差。在紫外曝光模型的基础上,本文根据溶胀原理建立了显影模型,分析了SU-8胶在显影过程中的溶胀趋势。最后总结了紫外曝光模型和显影模型对实验的指导作用。 紫外曝光模型对实验的指导作用: (1) 模拟结果表明微通道的顶部线宽小于掩模的特征线宽。在设计掩模时,掩模的特征线宽要略大于所需要微通道的线宽。 (2) 根据SU-8胶的厚度确定曝光剂量的大小。 (3) 间隙量对线宽变化影响较大,因此在工艺过程中尽可能让SU-8胶的表面平整,减小间隙量。 (4) 预测微通道横截面的形状,根据数值模拟结果,优化工艺参数,使微通道的侧壁更加陡直。 显影模型对实验的指导作用: 定量地分析SU-8胶微结构在显影过程中因为溶胀而发生的尺寸变化,预测SU-8胶在显影过程中的溶胀趋势。