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實驗與結果討論

(Spectra-Physics,BeamLok 2080-KR),光線由空間濾波器擴束,再 經過透鏡(f =26cm)使光線成為平面光波,接著通過一個二分之一波

個二分之一波長板調整為垂直極化方向,使兩道光線極化方向相同,

在干涉時才會有最大對比度,而曝光時間則由用快門來控制。

樣品曝光時,兩道光強度分別為0.5(mW/cm^2),曝光時間依序 由20 秒開始增加,每次增加曝光時間一秒,另外我們也改變曝後熱 烤時間,攝氏65度加熱時間固定1分鐘不變,而攝氏 95度加熱時間 條件為3分鐘、4分鐘及5分鐘,相同條件下的樣品製備 2片或更多,

由以上步驟嘗試找出製作樣品的製程條件。

圖4.1 兩道光干涉架構圖

4-1-2 光阻顯影結果

二章純量繞射理論估計出可能的繞射效率:

圖4.2 (a)

圖 4.2 (b)

圖4.2 (c)

圖 4.2 (a)曝光 22 秒,加熱 3 分鐘,鍍金薄膜 (b)曝光 22 秒,加熱 4 分鐘,白金薄膜

(c)樣品截面,光阻層厚度

圖 4.3 (a) 曝後烤時間 3 分鐘,曝光 24 秒

圖4.3 (b) 曝後烤時間 4 分鐘,曝光 24 秒

圖 4.3 (c) 曝後烤時間 4 分鐘,曝光 25 秒

圖4.3 (d) 曝後烤時間 5 分鐘,曝光 24 秒

4-2 光學量測實驗 4-2-1 實驗架構

由於光阻結構為週期性光柵,所以我們也試著量測樣品的繞射效 率,並將量測所得的繞射效率與純量繞射理論值比較。繞射效率實驗 架構圖如圖4.4 所示,我們擋住兩道干涉光的其中一道,並且將樣品 面垂直入射光線,在樣品後面10cm處的位置以光偵測器量測零階與 一階繞射光強度。

圖4.4 繞射光強度量測實驗架構圖

4-2-2 實驗結果與討論

佳的結構,繞射效率不高。

圖 4.5 繞射光點

圖 4.6(a) 曝後烤時間 3 分鐘

圖4.6(b) 曝後烤時間 4 分鐘

圖 4.6(c) 曝後烤時間 5 分鐘

圖 4.6 不同熱烤時間之下,曝光時間對繞射效率結果

我們找出前一節裡以理論計算過的樣品,比較理論值與量測值:

coupled-wave analysis ;RCWA)[15][16]。另外在理論計算過程中的假設 為各個光柵結構均相同,而事實上,樣品光阻層表面不太可能相當平 整,不同位置光柵結構深度也不盡相同,光線可能因表面粗糙程度不 一,而有散射現象發生,造成繞射效率降低。造成光阻不平整的情況,

與光源有直接的關係,因為雷射光源經擴束後,雖然將其視為平面光 波,但是實際上光強度分佈可能還是會有不均勻情況發生,所以對光

阻曝光時,光阻結構的形成就會直接受到光強度分佈的影響;光阻層

烤時間較久,則鏈結反應太多,側壁變寬、凹陷處有被填滿的可能,

側壁結構的銳利程度會降低;雖然光阻微影的結果,通常都會遇到側 壁太寬或是太窄的問題,但是這種現象在數十微米尺吋的範圍影響較 不明顯,但是對週期寬度在1微米以下的範圍,光阻結構相當的靠 近,些微的誤差就會造成有較為顯著的影響,在尺吋愈來愈小的結構 下是個比較難以克服的現象。

SU8 光阻劑的製程參數條件也許較為嚴苛,必須要多次實驗對曝光 劑量的調整、對光阻加熱的時間控制,加強光學實驗技巧,才能有機 會找出最精確的條件。

第五章 結論

量繞射理論可能無法十分準確的描述此光柵的繞射效率;但屬 於薄光柵的範圍內,所以繞射角度則相當接近。

科學技術的發展是積極的朝著更小尺吋的結構邁進,以全像干涉 方式對SU8 光阻曝光製作結構確實是可行的方法,最被大家所熟 知的就是光子晶體的製作,但是以SU8 的特性而言,雖然材料性 質較佳,但是相對的實驗上所需的條件較嚴苛,需要更細微的調整 製程參數,改進實驗上的技巧,才有辦法做出更小更好的結構。

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