[發明專利]聚合物光刻膠超聲時效的裝置和方法

無效

• 申請號: 200810011210.5
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN101276159A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 杜立群;喻立川;王煜;郭照沛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G03F7/26
• 分類號: G03F7/26;G03F7/40
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于超聲波應用技術領域，涉及一種聚合物光刻膠超聲時效的裝置和方法。

背景技術

聚合物SU-8光刻膠因其在UV-LIGA技術應用中所具有的低成本、可制作高深寬比結構的特點而得到越來越廣泛的應用。目前高應力問題是應用于UV-LIGA技術的SU-8膠亟待解決的難題之一。近年來MEMS研究人員已在改善膠層內應力方面做了一些研究工作。雜志《功能材料與器件學報》2005年第2期第251-254頁提出降低后烘溫度(至85℃)和升溫速度(1℃/min)可顯著消除應力集中的影響；光學精密工程2007年第15卷第9期第1377-1382頁進行了仿真研究及內應力的量化對比，得出降低后烘溫度至55℃時，內應力的影響會大大降低。綜上所述，改善膠層內應力的方法還局限在修改工藝參數上，由此引起的工藝參數的限制降低了工藝的可調整性和應用發展。

超聲波時效技術是應用于材料改性領域中的一項技術，以其成本低、效率高、設備簡單、易操作的優點在金屬的時效處理中得到越來越廣泛的認可與應用。雜志《中國造船》2004年45卷第3期第38-42頁和《焊接學報》2006年第27卷第3期第34-38頁，對不同的金屬結構進行了超聲處理，證明超聲波時效技術可以大幅降低金屬的拉伸殘余應力。目前，超聲波時效已在金屬等材料領域得到應用，但還未見有文獻提出將超聲波時效技術應用于MEMS聚合物光刻膠去應力的研究方面。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服傳統光刻工藝的高應力缺陷，降低光刻膠的內應力，提供一種聚合物光刻膠超聲時效的裝置和方法，以得到更穩定、更精確的聚合物光刻膠微結構。

本發明提出以目前在金屬材料去應力領域得到應用的超聲波時效技術來解決聚合物光刻膠的高應力問題。采用頻率高、振幅小的超聲頻振動技術，對MEMS領域中常用到的涂覆于小尺寸材料上的光刻膠進行處理。在該頻率的振動作用下，聚合物受到附加應力作用，并伴有大量能量注入，由此產生分子鏈斷裂，并聚合成為新的分子，由此形成穩定平滑的結構。根據MEMS常用工件尺寸小，不便于安裝激振源的特點，以工作臺方式作為激勵源，工件緊固于工作臺上得到超聲波振動處理。

超聲時效裝置如附圖所示，采用常規超聲波發生裝置得到頻率在20KHz甚至以上的振動，帶動連接超聲波換能器的工作臺。在使用時，將涂覆了光刻膠的小尺寸材料放置在工作臺上，用螺釘等緊固，開啟超聲裝置，振動通過螺釘和工作臺傳到材料表面的膠上，由此引起膠層性狀的改變，達到去應力的目的。

本發明的效果和益處是：本發明可以有效降低聚合物光刻膠層的內應力，避免由膠層內應力帶來的基板彎曲、應力集中、起膠等影響膠層尺寸精度和結構的現象；同時也使工藝參數的選擇有更大的彈性，為得到更有效、更多樣化的參數組合提供條件，降低了同類產品的研發成本。

附圖說明

附圖是本發明的裝置結構示意圖。

圖中：1超聲波發生器；2超聲波換能器；3工作臺；4外殼；5導線。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施例。

實施例：

利用本發明進行超聲時效，首先在硅片上制作光刻膠微結構。光刻膠微結構的制作過程包括硅片清洗，涂膠，前烘，曝光，后烘，顯影。

首先清洗硅片，采用實驗室清洗硅片的標準工藝，先后用濃硫酸，一號清洗液，二號清洗液煮硅片，然后用去離子水沖洗干凈，最后放入烘箱中烘干。烘干以后制作光刻膠層，用旋涂法甩SU-8光刻膠，放在熱板上烘干后在紫外光下曝光，然后放在熱板上后烘使SU-8膠交聯。

由于光刻膠結構的應力主要出現在后烘過程中，因此在后烘之后對膠層進行超聲時效。附圖中，超聲波發生器1發出高頻電信號，通過導線5與超聲波換能器2中的壓電陶瓷相連，促使壓電陶瓷因逆壓電效應而產生振動，再通過超聲波換能器2中的變幅桿將振幅放大并傳遞到工作臺3上；工作臺3在超聲波換能器2上方，工作臺3和超聲波換能器2依靠外殼4支撐。外殼支撐工作臺3和超聲波換能器2，避免工作臺3和超聲波換能器2接觸到地面。

工作臺3表面有用于固定工件的螺紋孔，在實施例中，由螺釘將涂有光刻膠的硅片卡緊在工作臺上，硅片與工作臺之間緊密貼合，開啟超聲波發生器使換能器帶動工作臺振動，促使硅片及光刻膠振動得到超聲波時效處理。

處理后的光刻膠在顯影液中顯影得到所需的穩定結構。