以電鑄方式製作高深寬比週期性結構之金屬光柵

Fabrication of high aspect ratio periodical structure on metal using an electroforming process

王鵬程(Peng-Cheng Wang)

國立虎尾科技大學/工程學院/機械與機電工程研究所/碩士(2007年)

摘要

由於光感測具有不受電磁干擾、體積小、信號易於傳輸等優點，且光對於微細變化的靈敏度比傳統電子感測器高出許多。因此我們提出結合光纖感測技術中之光柵結構與金屬材料進行一個新的感測器之製作想法，針對繞射光柵是否可運用在力感測器上。

本研究主要是以全像術干涉微影技術製作金屬光柵，其目的於未來應用作為力感測器之元件。高分子光柵感測器未來可以直接應用在生醫感測器上，但如果將此高分子光柵感測器黏貼在金屬上，則其反射光之變化必須將界面及金屬反射機構考慮進去，使得計算光柵週期之變化變得極為複雜，且此高分子光柵感測器只能應用於微小力量感測上，而金屬光柵感測器可以應用於較大力量感測上。

因此我們利用半導體製程技術與全像術干涉微影技術將繞射光柵設計製作於光阻材料上，然後利用蒸�濺鍍製程鍍上一層200nm厚度之金屬薄膜，再使用LIGA-like製程中的電鑄模造技術來翻製金屬光柵。

最後，可以準確的得到和母膜光柵之週期、深度誤差極小的金屬光柵模仁。因金屬光柵感測器至今尚無相關文獻出現，未來尚有許多研究方向可進行，期望此方法可提供製作感測器更多元化之應用與發展。

並列摘要

A procedure for fabricating a periodic structure on a metal at submicron order using holographic interferometry and molding processes is described. First, holographic interferometry using a He-Cd (325nm) laser was used to create the master of the periodic line structure on an i-line sub-micron positive photoresist.

A 200nm nickel thin film was then sputtered onto the positive photoresist. Pattern was then transferred to a metal using Nickel-Cobalt electroforming. Initial results show the technique can accurately control the grating’s period and depth.

參考文獻

[1] Imoto, N., “An analysis for contradirectional-coupler-type optical grating filters,” Journal of Lightwave Technology, Volume 3, Issue 4, pp. 895-900, Aug, 1985.

[2] H. Hillmer, A. Grabmaier, H. L. Zhu, S. Hansmann, and H. Burkhard, “Continuously chirped DFB gratings by specially bent waveguides for tunable lasers,” J. Lightwave Technology, Volume 3, pp. 1905-1912, 1995.

[3] C. H. Lin, Z. H. Zhu, Y. Qian, and Y. H. Lo, “Cascade self-induced holography: a new grating fabrication technology for DFB/DBR lasers and WDM laser arrays,” IEEE J. Quantum Electron 32, pp. 1752-1759, 1996.

[4] Y. Shibata, S. Oku, Y. Kondo, and T. Tamamura, “Effect of sidelobe on demultiplexing characteristics of a grating-folded directional coupler demultiplexer,” IEEE Photonics Technol. Lett., 8, pp. 87-89, 1996.

[5] A. Sharon, D. Rosenblatt, and A. A. Friesem, “Narrow spectral bandwidths with grating waveguide structures,” Appl. Phys. Lett., 69, pp. 4154-4156, 1996.