THz光栅结构UV-LIGA光刻工艺研究

【摘要】太赫兹波在通信、雷达、探测以及成像等方面有着重要的潜在应用前景。基于光栅结构的奥罗管、返波管因其结构紧凑、高效、高功率和可调谐特性而极具发展潜力。作为太赫兹源关键部件的金属光栅结构，特征尺寸可达微米量级，传统的机械加工方法和普通的微细加工方法很难达到如此高的精度。基于SU-8光刻胶的UV-LIGA工艺是一种非常有效和实用的MEMS技术，能够满足THz光栅结构对加工工艺的要求。作为UV-LIGA工艺的重要一环，紫外光刻工艺的效果对后续的微电铸工艺有着至关重要的影响。为此，本文展开了THz光栅结构光刻工艺的研究。针对光刻工艺的特点，研究了各个工艺步骤对于光刻工艺效果的影响，并根据UV-LIGA光刻实验多因素多水平的特性，引入田口正交实验法和一次一因子实验法制定了光刻工艺的优化实验方案。首先展开了94GHz和300GHz单光栅结构单层胶膜的光刻研究，通过实验手段确定了预处理工艺步骤的优化方案，在此基础之上采用田口正交实验法确立曝光时间、后烘温度、后烘时间和显影时间的最优参数搭配，结合正交表的数据分析和胶膜结构形貌的对比，发现最关键的影响因素，进一步优化后最终得到了94GHz单光栅结构和300GHz单光栅结构光刻工艺的优化结果。在单层胶膜工艺的基础上，展开300GHz双光栅结构双层胶膜的光刻工艺实验研究，利用实验手段提高了厚胶膜的平整度，减轻了内应力的影响，解决了显影时液相传输困难，并结合田口正交实验法和一次一因子实验法制备得到厚度为700μm、深宽比为14:1的侧壁陡直、表面平整的双光栅结构胶膜。
【作者】单云冲；
【导师】吕国强；
【作者基本信息】合肥工业大学，仪器科学与技术，2014，硕士
【关键词】光栅结构；太赫兹；光刻工艺；大深宽比厚胶膜；

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