SU-8光刻胶超声时效的实验研究

摘要

随着MEMS(微电子机械系统)技术的迅速发展，基于SU-8胶的UV-LIGA技术得到了广泛的应用。SU-8光刻胶已成为制作高深宽比结构的首选光刻胶。然而SU-8胶在工艺过程中会产生较大的内应力，这个问题是制约用SU-8胶制作更高深宽比及尺寸精度微结构的重要问题之一。超声时效技术是材料去应力方面的一项重要技术，这种技术可以有效降低金属残余应力，可以在聚合物加工中影响大分子链运动，降低聚合物黏度。本文旨在利用超声时效技术去除SU-8胶内应力，研究有效的超声时效去除SU-8胶内应力的方法。 本文结合振动时效去除金属残余应力的机理，以及超声振动提高聚合物分子链运动能力的机理，根据聚合物结构原理及力学特性，讨论了超声时效去除聚合物SU-8胶内应力的机理。 选定了超声振动装置各组件的类型，设计了可安装不同类型夹具的工作台。利用ANSYS软件进行了仿真分析，得出了SU-8胶与硅片所组成体系的各阶固有频率，从而选定了超声时效装置的输出频率，搭建出超声时效装置。 以基片曲率法为基础，采用了轮廓法测量内应力的计算模型测量了SU-8胶的内应力。提出取点法用于消除因胶厚不均引起的测量误差，并用Matlab软件拟合得出较准确的基片轮廓。实验证明，取点法是一种有效的减小轮廓法测量误差的方法。 采用两种不同的夹具夹持样片进行超声时效实验。实验结果表明：采用压环型夹具进行超声时效可以有效降低SU-8胶的内应力，而采用托台型夹具时，超声时效实验后SU-8胶应力明显增大。讨论了托台型夹具夹持方式下SU-8胶应力增大的原因，优化了在压环夹具夹持方式下SU-8胶超声时效的时间。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 UV-LIGA技术

1.2光刻工艺中SU-8胶的内应力问题

1.3 超声时效消除残余应力的研究概况

1.4课题的研究内容

2超声时效机理

2.1 SU-8胶残余应力产生的原因

2.2超声振动应用机理

2.3聚合物结构原理与力学特性

2.4超声时效消除SU-8胶残余应力的机理

2.5本章小结

3应力的测量与计算

3.1薄膜应力测量方法

3.2聚合物SU-8胶应力测量方法

3.3轮廓法测量误差修正

3.4应力误差修正实验

3.5本章小结

4超声时效装置的搭建

4.1超声时效装置的组成

4.2聚合物SU-8胶超声时效频率选择仿真分析

4.3本章小结

5 SU-8胶超声时效的实验研究

5.1 SU-8胶超声时效的实验

5.2实验结果分析

5.3本章小结

结论

展 望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢