紫外壓印微光學(xué)元件中的收縮與抗粘連問(wèn)題研究.pdf

1、微光學(xué)元件加工技術(shù)是促進(jìn)微光學(xué)系統(tǒng)大量使用以及推進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)小型化的關(guān)鍵技術(shù)之一。紫外壓印技術(shù)結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕工藝可實(shí)現(xiàn)光學(xué)材料基底上微光學(xué)元件的高分辨力、低成本與快速的加工。然而現(xiàn)有的紫外壓印技術(shù)中存在如下兩個(gè)問(wèn)題:首先,紫外壓印工藝所用的光刻膠材料在固化過(guò)程中存在較大的固化體積收縮,對(duì)于所加工微細(xì)結(jié)構(gòu)的尺寸精度具有較大的影響,固化收縮產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力還會(huì)導(dǎo)致一系列難以克服的問(wèn)題;其次,在脫模過(guò)程中,粘附作用力可對(duì)加工結(jié)果產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞

2、作用,對(duì)連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)微光學(xué)元件的復(fù)制加工產(chǎn)生致命影響。這兩個(gè)問(wèn)題已成為制約連續(xù)浮雕微光學(xué)元件高精度批量生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。
　　本課題“紫外壓印微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件中的收縮與抗粘連問(wèn)題研究”的主要目的是針對(duì)紫外壓印工藝光刻膠固化中收縮問(wèn)題與脫模破壞問(wèn)題,通過(guò)模型建立、理論分析以及實(shí)驗(yàn)研究等工作,提出相應(yīng)地解決辦法,消除相應(yīng)的影響,提供一種高效、低成本、可批量應(yīng)用的硬質(zhì)光學(xué)材料基底連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)微光學(xué)元件復(fù)制加工工藝。
　　本文完成的主要

3、工作如下:
　　(1)提出一種基于自由體積理論的紫外壓印光刻膠動(dòng)態(tài)收縮模型,針對(duì)傳統(tǒng)丙烯酸酯類(lèi)紫外壓印光刻膠存在較大的動(dòng)態(tài)收縮的問(wèn)題,對(duì)壓印光刻膠材料動(dòng)態(tài)收縮過(guò)程進(jìn)行理論預(yù)測(cè)與仿真的方法。基于自由體積理論,結(jié)合傳統(tǒng)高分子材料合成理論提出的理論模型,在不同的曝光功率密度條件下,對(duì)丙烯酸酯類(lèi)紫外壓印光刻膠動(dòng)態(tài)收縮進(jìn)行分析。并且,應(yīng)用該方法對(duì)收縮以及高分子合成轉(zhuǎn)化率的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的研究。
　　(2)提出一種基于硫醇-烯類(lèi)高分子材料

4、的紫外壓印工藝。針對(duì)壓印光刻膠固化收縮問(wèn)題產(chǎn)生的復(fù)制誤差難以克服的問(wèn)題,通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)研究,建立壓印殘留層厚度與復(fù)制誤差的關(guān)系與作用模型,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步降低連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的壓印復(fù)制誤差,同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究該類(lèi)材料的抗反應(yīng)離子刻蝕性能。
　　(3)針對(duì)紫外壓印工藝中存在的脫模容易粘連的問(wèn)題,對(duì)抗粘層生成工藝進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)氣相沉積抗粘層生成工藝,通過(guò)理論分析以及實(shí)驗(yàn)方法研究該工藝與沉積溫度之間的作用關(guān)系,提出了基