專利名稱：聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲波應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置 和方法。
技術(shù)背景聚合物SU-8光刻膠因其在UV-LIGA技術(shù)應(yīng)用中所具有的低成本、可制作高 深寬比結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前高應(yīng)力問(wèn)題是應(yīng)用于UV-LIGA 技術(shù)的SU-8膠亟待解決的難題之一。近年來(lái)MEMS研究人員已在改善膠層內(nèi)應(yīng) 力方面做了一些研究工作。雜志《功能材料與器件學(xué)報(bào)》2005年第2期第251-254 頁(yè)提出降低后烘溫度(至85°C)和升溫速度(rC/min)可顯著消除應(yīng)力集中 的影響；光學(xué)精密工程2007年第15巻第9期第1377-1382頁(yè)進(jìn)行了仿真研究 及內(nèi)應(yīng)力的量化對(duì)比，得出降低后烘溫度至55"C時(shí)，內(nèi)應(yīng)力的影響會(huì)大大降低。 綜上所述，改善膠層內(nèi)應(yīng)力的方法還局限在修改工藝參數(shù)上，由此引起的工藝 參數(shù)的限制降低了工藝的可調(diào)整性和應(yīng)用發(fā)展。超聲波時(shí)效技術(shù)是應(yīng)用于材料改性領(lǐng)域中的一項(xiàng)技術(shù)，以其成本低、效率 高、設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作的優(yōu)點(diǎn)在金屬的時(shí)效處理中得到越來(lái)越廣泛的認(rèn)可與應(yīng) 用。雜志《中國(guó)造船》2004年45巻第3期第38-42頁(yè)和《焊接學(xué)報(bào)》2006年 第27巻第3期第34-38頁(yè)，對(duì)不同的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了超聲處理，證明超聲波時(shí) 效技術(shù)可以大幅降低金屬的拉伸殘余應(yīng)力。目前，超聲波時(shí)效己在金屬等材料 領(lǐng)域得到應(yīng)用，但還未見(jiàn)有文獻(xiàn)提出將超聲波時(shí)效技術(shù)應(yīng)用于MEMS聚合物光刻 膠去應(yīng)力的研究方面。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服傳統(tǒng)光刻工藝的高應(yīng)力缺陷，降低光刻膠 的內(nèi)應(yīng)力，提供一種聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置和方法，以得到更穩(wěn)定、更 精確的聚合物光刻膠微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出以目前在金屬材料去應(yīng)力領(lǐng)域得到應(yīng)用的超聲波時(shí)效技術(shù)來(lái)解決聚合物光刻膠的高應(yīng)力問(wèn)題。采用頻率高、振幅小的超聲頻振動(dòng)技術(shù)，對(duì)MEMS 領(lǐng)域中常用到的涂覆于小尺寸材料上的光刻膠進(jìn)行處理。在該頻率的振動(dòng)作用 下，聚合物受到附加應(yīng)力作用，并伴有大量能量注入，由此產(chǎn)生分子鏈斷裂， 并聚合成為新的分子，由此形成穩(wěn)定平滑的結(jié)構(gòu)。根據(jù)MEMS常用工件尺寸小， 不便于安裝激振源的特點(diǎn)，以工作臺(tái)方式作為激勵(lì)源，工件緊固于工作臺(tái)上得 到超聲波振動(dòng)處理。超聲時(shí)效裝置如附圖所示，采用常規(guī)超聲波發(fā)生裝置得到頻率在20KHz甚 至以上的振動(dòng)，帶動(dòng)連接超聲波換能器的工作臺(tái)。在使用時(shí)，將涂覆了光刻膠 的小尺寸材料放置在工作臺(tái)上，用螺釘?shù)染o固，開(kāi)啟超聲裝置，振動(dòng)通過(guò)螺釘 和工作臺(tái)傳到材料表面的膠上，由此引起膠層性狀的改變，達(dá)到去應(yīng)力的目的。本發(fā)明的效果和益處是本發(fā)明可以有效降低聚合物光刻膠層的內(nèi)應(yīng)力， 避免由膠層內(nèi)應(yīng)力帶來(lái)的基板彎曲、應(yīng)力集中、起膠等影響膠層尺寸精度和結(jié) 構(gòu)的現(xiàn)象；同時(shí)也使工藝參數(shù)的選擇有更大的彈性，為得到更有效、更多樣化 的參數(shù)組合提供條件，降低了同類產(chǎn)品的研發(fā)成本。


附圖是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)超聲波發(fā)生器；2超聲波換能器；3工作臺(tái)；4外殼；5導(dǎo)線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例利用本發(fā)明進(jìn)行超聲時(shí)效，首先在硅片上制作光刻膠微結(jié)構(gòu)。光刻膠微結(jié) 構(gòu)的制作過(guò)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(shí)驗(yàn)室清洗硅片的標(biāo)準(zhǔn)工藝，先后用濃硫酸， 一號(hào)清洗 液，二號(hào)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，放在熱板上烘千后在紫外光下 曝光，然后放在熱板上后烘使SU-8膠交聯(lián)。由于光刻膠結(jié)構(gòu)的應(yīng)力主要出現(xiàn)在后烘過(guò)程中，因此在后烘之后對(duì)膠層進(jìn) 行超聲時(shí)效。附圖中，超聲波發(fā)生器1發(fā)出高頻電信號(hào)，通過(guò)導(dǎo)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(yīng)而產(chǎn)生振動(dòng)，再通過(guò) 超聲波換能器2中的變幅桿將振幅放大并傳遞到工作臺(tái)3上；工作臺(tái)3在超聲 波換能器2上方，工作臺(tái)3和超聲波換能器2依靠外殼4支撐。外殼支撐工作 臺(tái)3和超聲波換能器2，避免工作臺(tái)3和超聲波換能器2接觸到地面。工作臺(tái)3表面有用于固定工件的螺紋孔，在實(shí)施例中，由螺釘將涂有光刻 膠的硅片卡緊在工作臺(tái)上，硅片與工作臺(tái)之間緊密貼合，開(kāi)啟超聲波發(fā)生器使 換能器帶動(dòng)工作臺(tái)振動(dòng)，促使硅片及光刻膠振動(dòng)得到超聲波時(shí)效處理。處理后的光刻膠在顯影液中顯影得到所需的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置，包括超聲波發(fā)生器(1)、超聲波換能器(2)、工作臺(tái)(3)和外殼(4)，其特征在于工作臺(tái)(3)與超聲波換能器(2)相接，工作臺(tái)(3)在超聲波換能器(2)上方，外殼(4)支撐工作臺(tái)(3)和超聲波換能器(2)懸空。
2. 使用權(quán)利要求1所述裝置的方法，其特征在于以下步驟(一) 采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗硅片，然后放入烘箱中烘干；烘干后用旋 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(lián)；(二) 在后烘之后對(duì)膠層進(jìn)行超聲時(shí)效超聲波發(fā)生器(1)發(fā)出高頻電信 號(hào)，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(yīng)而產(chǎn)生振動(dòng)，再通過(guò)超聲波換能器(2)中的變幅桿將振幅放大并傳遞到工作臺(tái)(3)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置，其特征在于工作臺(tái)(3) 表面有用于固定工件的螺紋孔，由螺釘將涂有光刻膠的硅片卡緊在工作臺(tái) (3)上。
全文摘要
聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置和方法，屬于超聲波應(yīng)用領(lǐng)域。其特征是聚合物光刻膠超聲時(shí)效的裝置，包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、工作臺(tái)和外殼，其特征在于工作臺(tái)與超聲波換能器相接，外殼支撐工作臺(tái)和換能器懸空。聚合物光刻膠超聲時(shí)效的方法，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗硅片，烘干后涂光刻膠，在紫外光下曝光，后烘使SU-8膠交聯(lián)；對(duì)膠層進(jìn)行超聲時(shí)效超聲波發(fā)生器發(fā)出高頻電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波換能器中振動(dòng)并傳遞到工作臺(tái)上。本發(fā)明的效果和益處是有效降低聚合物光刻膠層的內(nèi)應(yīng)力，避免基板彎曲、應(yīng)力集中、起膠等影響膠層尺寸精度和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象；同時(shí)使工藝參數(shù)的選擇有更大的彈性，為得到更有效、更多樣化的參數(shù)組合提供條件，降低了研發(fā)成本。
文檔編號(hào)G03F7/26GK101276159SQ200810011210
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者喻立川, 杜立群, 煜 王, 郭照沛 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)