su--8胶薄膜应力梯度测量方法研究

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1、学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文作者繇辛么-J日期：川年牟箩恤目学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以采用影印、复印等手段保

2、存、汇编本学位论文。学校可以向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。(保密论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密论文，密级：么缰保。J密期限为——年。学位论文作者签名：日丰期：力J午牟F阁2g

3、习指导教师签名：戒笮日期：办哗F日夕g司锄摘要SU-8胶是一种在微机电系统(MEMS)中广泛应用的负性光刻胶。由于其独特的光学性能、力学性能和化学性能，以及SU一8胶光刻技术相对于LIGA(1ithographie，galvanoformungandabformung)技术成本低，已

4、被广泛的应用于MEMS传感器与执行器的制作中，在微细制造领域正受到了越来越多的关注。在MEMS工艺中，SU-8胶薄膜尤其是作为结构层使用时，其力学性能对MEMS器件制作的成败及性能的好坏至关重要。在MEMS薄膜材料力学参数中，主要包括材料的内应力，应力梯度，泊松比以及杨氏模量等。本文在基于圆形薄膜结构测量应力梯度原理的基础上提出了一种乒乓球拍形测试结构测量SU．8薄膜的应力梯度，并通过CoventorWare软件对乒乓球拍形结构测量理论的正确性进行了仿真验证。仿真计算得到，当圆膜的最大形变小于圆膜厚度的杉，1倍时，应力

5、梯度的测量误差小于1％。本文还提出了一种基于牺牲层技术的SU．8胶MEMS结构加工工艺，加工出的SU一8乒乓球拍测试结构中没有裂纹，且被释放的结构层未与衬底发生粘连。采用显微干涉技术拍摄测试结构释放后的干涉图，由干涉图通过最小二乘法拟合计算出释放后测试结构的曲率半径，从而计算出应力梯度。显微干涉测量方法属于非接触式测量，不仅重复性好，不会损害测试结构，而且适用于导电材料与非导电材料力学参数的在线测量。本文分别制作了SU．8胶的乒乓球拍形测试结构和悬臂梁测试结构，并测量计算出它们的应力梯度进行比较，实验结果表明，采用乒乓

6、球拍结构测量应力梯度的重复性很好，而已有的采用悬臂梁测试结构测量应力梯度的重复性较差，因此，乒乓球拍形测试结构要比悬臂梁测试结构更适用于应力梯度测量。本文还采用微梁旋转法对su．8薄膜的应力进行了测量。通过显微镜拍摄出形变的照片，测量出SU一8测试结构释放后指针的偏转量，从而计算出su一8薄膜的应力。关键词：su．8薄膜，应力梯度，乒乓球拍形测试结构，牺牲层技术，显微干涉技术摘要AbstractSU·8negativephotoresisthasbeenwidelyusedinMEMS．Becauseofitsuniq

7、ueopticalproperties，mechanicalpropertiesandchemicalproperties，andbecausethephotolithographytechnologyofSU-8ischeaperthanLIGA(1ithographie，galvanoformungandabformung)technology,nowadaysSU·8negativephotoresisthasbeenwidelyusedinMEMS(Micro—Electro—Mechanicsystem)se

8、nsorsandactuators．SU一8films’mechanicalpropertiesareveryimportantifexcellentMEMSdevicesarewanted，especiallywhenSU-8filmisusedassmacturelayerinMEMSdevices．SimilartOusualmaterialsusedinMEMSdevicessuchaspolysilicon，mechanicalpropertiesofSU一8includeYoung’smodulus，str

9、ess，stressgradient，Poisson’Sratio，etc．删spaperpresentsatabletennisracket·shapedstructuretomeasureSU一8film’Sstressgradient．AlargenumberofsimulatingresultsfromCoventorWa