留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

SU-8光刻胶应变分布光学全场检测方法

王鑫 王永红 吕有斌 卢怡如 涂思琪

王鑫, 王永红, 吕有斌, 卢怡如, 涂思琪. SU-8光刻胶应变分布光学全场检测方法[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(3): 379-384. doi: 10.3788/CO.20160903.0379
引用本文: 王鑫, 王永红, 吕有斌, 卢怡如, 涂思琪. SU-8光刻胶应变分布光学全场检测方法[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(3): 379-384. doi: 10.3788/CO.20160903.0379
WANG Xin, WANG Yong-hong, LYU You-bin, LU Yi-ru, TU Si-qi. Whole field optical detection method of strain distribution of SU-8 photoresist[J]. Chinese Optics, 2016, 9(3): 379-384. doi: 10.3788/CO.20160903.0379
Citation: WANG Xin, WANG Yong-hong, LYU You-bin, LU Yi-ru, TU Si-qi. Whole field optical detection method of strain distribution of SU-8 photoresist[J]. Chinese Optics, 2016, 9(3): 379-384. doi: 10.3788/CO.20160903.0379

SU-8光刻胶应变分布光学全场检测方法

doi: 10.3788/CO.20160903.0379
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 No.51375136

中航产学研专项资助项目 No.CXY2013HFGD22

详细信息
    作者简介:

    王鑫(1990-),女,安徽安庆人,硕士研究生,2013年于合肥工业大学获得学士学位,主要从事激光剪切散斑干涉技术方面的研究。E-mail:wangxinqj@126.com

    通讯作者:

    王永红(1972—),男,安徽合肥人,博士后,教授,研究生导师,1994年于合肥工业大学获得学士学位,1997年于中科院安徽光机所获得硕士学位,2004年于合肥工业大学获得博士学位,主要从事精密测试技术及仪器、光电检测、机器视觉等方面的研究。E-mail:yhwang@hfut.edu.cn

  • 中图分类号: TP394.1;TH691.9

Whole field optical detection method of strain distribution of SU-8 photoresist

Funds: 

Supported by National Natural Science Foundation of China No.51375136

Special Project of University & Research of AVIC No.CXY2013HFGD22

  • 摘要: 由于SU-8光刻胶的内应力将会影响高深宽比结构的全金属光栅的制作质量,本文针对近年来SU-8光刻胶应力测量困难的情况,提出了一种基于激光剪切散斑干涉技术的SU-8光刻胶应变分布测量的新方法。该方法通过对被测胶体加载前后两幅干涉图像的处理,直接得到被测胶体结构的全场应变分布情况,由胶体的应变变形数据即可反映出内应力的变化和分布趋势。同时使用ANSYS有限元分析软件对同一被测胶体进行应变仿真模拟研究,获得胶体结构的变形场仿真数据。组建了实验系统,进行了实验验证,结果表明:实际测量变形量约为1.189 μm,仿真的最大变形量为1.088 μm,测量误差在允许范围内,且测量的形变趋势与仿真模拟结果相一致,表明激光剪切散斑干涉技术可应用于SU-8光刻胶的应变分布全场无损检测。

     

  • 图 1  激光剪切散斑干涉原理

    Figure 1.  Principle diagram of laser shearing speckle interference

    图 2  相位条纹及形变量分布

    Figure 2.  Phase map and curve of shpae variable distribution

    图 3  涂覆光刻胶的铜片

    Figure 3.  Photoresist on the sheet copper

    图 4  剪切散斑干涉测量装置

    Figure 4.  Shearing speckle interferometry device

    图 5  胶体变形的相位条纹

    Figure 5.  Phase map of the photoresist deformation

    图 6  黑线区域的变形量

    Figure 6.  Deformation of the measuring result in the black line

    图 7  胶体结构变形仿真ANSYS有限元分析图

    Figure 7.  ANSYS simulation of photoresist structure deformation

    表  1  材料的性能参数

    Table  1.   Performance parameters of the materials

    Material Density/(g·cm-3) Modulus of elasticity/GPa Poisson′s ratio Coefficient of expansion.(10-6·℃-1)
    Cu 8.8 110 0.35 18.5
    SU-8 1.0 - 0.22 52.0
    下载: 导出CSV
  • [1] 张立国,陈迪,杨帆,等.SU-8胶光刻工艺研究[J].光学 精密工程,2002,10(3):266-270.

    LI B,LIU M,CHEN Q. Low-stress ultra-thick SU8 UV photolithography process for MEMS[J]. J. Microlithography Microfabrication & Microsystems,2005,4(4):043008.
    [2] LORENZ H,DESPONT M,FAHRNI N,et al.. High-aspect-ratio, ultrathick, negative-tone near-UV photoresist and its applications for MEMS[J]. Sensors & Actuators A Physical,1998,64(1):33-39.
    [3] CHANG H K,KIM Y K. UV-LIGA process for high aspect ratio structure using stress barrier and C-shaped etch hole[J]. Sensors & Actuators A Physical,2000,84(3):342-350.
    [4] CHANG H K,KIM Y K. UV-LIGA process for high aspect ratio structure using stress barrier and C-shaped etch hole[J]. Sensors & Actuators A Physical,2000,84(3):342-350.
    [5] WILLIAMS J D,WANG W. Study on the postbaking process and the effects on UV lithography of high aspect ratio SU8 microstructures[J]. J. Microlithography Microfabrication & Microsystems,2004,3(4):563-568.
    [6] 杜立群,朱神渺.微机电系统中SU-8厚光刻胶的内应力研究[J].光学 精密工程,2007,15(9):1377-1382.

    DU L Q,ZHU S M. The internal stress research of SU-8 thick photoresist in microelectromechanical system[J]. Opt. Precision Eng.,2007,15(9):1377-1382.(in Chinese)
    [7] 王永红,梁恒,王硕,等.数字散斑相关方法及应用进展[J].中国光学,2013,6(4):470-480.

    WANG Y H,LIANG H,WANG S,et al.. Progress in digital speckle correlation method and application[J]. Chinese Optics,2013,6(4):470-480.(in Chinese)
    [8] 王永红,冯家亚,王鑫,等.基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量[J].光学 精密工程,2015,23(3):645-651.

    WANG Y H,FENG J Y,WANG X,et al.. Shearography system based on slit aperture for dynamic measurement[J]. Opt. Precision Eng.,2015,23(3):645-651.(in Chinese)
    [9] 杨连祥,祝连庆,谢辛,等.电子散斑干涉测量中相移技术的新发展[J].北京信息科技大学学报:自然科学版,2013(2):1-8.

    YANG L X,ZHU L Q,XIE X,et al.. The new development of phase-shift technology in the electronic speckle interferometry[J]. J. Beijing University of Information Science and Technology:JCR Science Edition,2013,4(2):1-8.(in Chinese)
    [10] 王永红,李骏睿,孙建飞,等.散斑干涉相位条纹图的频域滤波处理[J].中国光学,2014(3):389-395.

    WANG Y H,LI J R,SUN J F,et al. The frequency domain filtering processing of speckle interference phase map[J]. Chinese Optics,2014,(3):389-395.(in Chinese)
    [11] WALDNER S. Removing the image-doubling in shearography by reconstruction of the displacement field[J]. Optics Communications,1996,127(s 1-3):117-126.
    [12] WALDNER A S. Removing the image-doubling in shearography: theory and application[J]. SPIE,1996,2944:247-255.
    [13] 单云冲,阮久福,杨军,等.太赫兹金属双光栅超厚胶光刻工艺[J].强激光与粒子束,2014,26(5):201-205.
    [14] PARK S,CHUNG S,ACKLER H,et al.. Viscoelastic material properties of SU-8 and carbon-nanotube-reinforced SU-8 materials[C]. ASME 2006 International Mechanical Engineering Congress and Exposition,Chicago,USA,2006:43-52.
    [15] CHUNG S,PARK S. Effects of temperature on mechanical properties of SU-8 photoresist material[J]. J. Mechanical Science & Technology,2013,27(9):2701-2707.
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  1530
  • HTML全文浏览量:  492
  • PDF下载量:  957
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-02-12
  • 修回日期:  2016-03-18
  • 刊出日期:  2016-05-25

目录

    /

    返回文章
    返回