论文摘要
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。