第
25
卷第
9
期
2
伽年
9
月
机械科学与技术
MECHANICAL
SCIENCE
AND
TECHNOLOGY
Vo
l.
25
No.9
Se
ptemher
2
∞
6
文章编号
:1
∞
13
-8
728
(2
∞
6)ω-1082
-0
3
于
BP
神经网络的
SU-8
光刻胶工艺参数优选研究
曾永彬,朱获,明平美,胡洋洋
(南京航空航天大学机电学院,南京
21
∞
16)
曾永彬
摘 要
:SU-8
是一种性能优异的辱肢,广泛应用于高深宽比的
MEMS
微结构中。本文首先用正交试验研究了前烘
时间、曝光剂量、后烘时间以及显影时间对
SU
-8光刻胶图形尺寸精度的影响,得到了优化的工艺组合。在此基础
上,运用
BP
神经网络对试验数据进行分析处理,预测了较正交试验分析结采灵为优化的工艺组合,并用试验段证
了其正确性。结果表明,经正交试验数据训练过的
BP
神经网络,很好地映射了工艺参数与优化指标之间的复杂非
线性关系,此时应用
BP
神经网络对工艺参数进行优选研究能够得到灵全面、准确的结果。
关键词
:MEMS;SIJ-8;iE
交试验
;BP
神经网络;优化
中固分类号
:TN305.7
文献标识码
:A
Study
of
SU
-8
Phoωr
回
st
Proc
臼
s
Pararneters
Based
on
a
BP
Neural
Network
Zeng Yongbin , Zhu Di , Ming Pingmei ,
Hu
Yangyang
(Nanjing
University
of
Aeronautics
and
Astronautics, Nanjing 210016)
Abstract:
SU
-8
photoresist is widely used in high-aspect-ratio microstructures
in
MEMS for its excellent
perfOllnances.
. Using the orthogonal array
technique
,出
e
paper
perfOImed
an
optimization experiment to
study the influence
of
the process
p
缸缸
neters
of
pre-bake time , exposure doses, post exposure bake time
and
development time on the accuraccy
of
SU -8 photoresist image
sizes.
咀
le
pr
∞
ess
pammetemwere
opU-
mized, on the basis
of
which
theexperimental
data were analyzed by using a
BP
neural network.
Th
e
process parameters with
better
resolution
由
an
the orthogonal array technique
w
困
predicted
by the BP neu-
ral network
and
their
correctness was verified by
an
experiment.
咀
le
experimental results prove that after
being trained by
the
data
of
orthogonal tests, the
BP
neural network
has
a good capability
of
mapping the
complex nonlinear relationship between the process
p
缸
'ameters
and
the optimization targets. Therefore it
results
in
a more comprehensive
and
accurate optimization
of
process
p
町
ameters.
Key
words:
MEMS;
SU
息;
orthogonal
allay
technique;
BP
neural network; optimization
近年来,
SU
-8系列光刻胶在制作高深宽比的
MEMS
微结构方面得到广泛的应用和发展
[1·"
。
SU-8
系列光刻
股由美国
Micro
Chem
公司生产,其对紫外光吸收率低可以
得到高深宽比的微结构,有好的化学和热稳定性,良好的
综合力学性能,可用作微结构的结构材料,也可作为掩模
电铸中微模具材料。采用
UV-UGA
工艺使用普通的紫外
线曝光机便可得到高深宽比的
SU
-8厚胶结构,与
UGA
及
其它高深宽比微加工技术(如:
DRIE)
相比,其成本低廉,
因而被称作为"穷人的
UGA"
[2J
。
但是要充分发挥
SU
毛的性能,必须合理选择各工艺
参数并进行优化组合,才能得到侧壁陡直、尺寸精确的厚
胶图形。试验表明
SU-8
光刻胶图形受前烘温度及时间、
收稿日期
:2
∞
15
-10-14
基金项目:国家自然科学基金项目
(50375073)
资助
作者简介:曾永彬(1叨
8
-),男(汉)
.重庆,博士研究生
E-mail:
binyz@sina.com
曝光剂量、后烘温度和时间、显影时间等诸多因素的影响。
前烘的目的是去除光刻胶中的溶剂,溶剂含量的多少将直
接决定图形的精度和深宽比
[3J
。紫外线曝光使
SU
-8曝光
区域产生酸催化剂,在后烘阶段该酸催化剂促使光刻胶发
生交联,交联后的光刻股不能被显影液去除。曝光剂量影
响酸催化剂的生成量,后烘时间影响光刻肢的交联程度,
因而对光刻股结构的侧壁形状和尺寸精度产生影响[
4.5J
。
BP
神经网络(
back
propagation
neural
network)
,即误差
反馈神经网络,经学习训练后具有较好泛化能力,能够映
射输入参数与优化指标之间的复杂非线性关系,有很强的
预测能力,在多方面得到了广泛的应用
(6J
。本文首先利用
正交试验方法对
SU
-8
1
∞光刻肢工艺进行了研究,然后用
所得的试验数据对建立的
BP
神经网络进行训练,并用训
练好的神经网络对其它工艺参数组合进行预测分析和试
验验证。结果表明,在正交试验的基础上,利用
BP
神经网
络可以获得较正交试验分析更为全面兑优秀的结果。