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使用匀胶机旋涂微流控SU-8光刻胶

微流控PDMS芯片SU-8模具制作的过程中,需要把PDMS胶或SU-8光刻胶根据所需要的厚度来选择合适的旋涂转速并且使PDMS胶或SU-8胶涂布均匀化。

匀胶机旋涂微流控SU-8光刻胶

基底上SU-8光刻胶的图层可以通过若干种技术来完成。最常用的技术是旋涂技术,该技术是在旋转的基底上放置一小滩SU-8光刻胶。旋转速度、加速度和SU-8光刻胶的黏度将会决定SU-8光刻胶层(如下简称胶层)的厚度。

使用旋涂机/匀胶机来旋涂SU-8光刻胶,相比于其它技术来讲,旋涂机会使用比所需要的SU-8胶更多的用量,因为95%的SU-8光刻胶在旋转涂布的过程中都损失掉了。然后,旋涂技术是实验室内使用最多的技术,因为它易于使用并且真正的可重复使用。

旋涂SU-8光刻胶的成功与否不仅要匹配所选择的实验设备,而且也要留意实验的参数。本文简要介绍一些技巧来提高涂布SU-8光刻胶成功的可能性。

成功SU-8光刻胶旋涂的相关参数

基底润湿性

SU-8光刻胶旋涂基底湿润性

SU-8光刻胶旋涂在什么基底上并不重要,重要的是SU-8光刻胶在基底表面上均匀分布,在烘烤期间不发生收缩而且在涂胶结束后SU-8胶仍能够停留在基底的表面上。为此,SU-8光刻胶必须足够润湿基底。有几种方法可以确保基底具有良好的润湿性,例如良好洁净的晶圆,良好的脱水,部分等离子体处理以及固相或液相中使用助粘剂等等,水的接触角测量可以用来表征这些图层或基底表面的润湿性。事实上,例如,在PET膜上涂覆SU-8 3000(目的是在软基底上形成干膜),接触角可达到80°。如果接触角较高,则SU-8光刻胶在表面上不能正常扩散;如果接触角较低,则SU-8光刻胶就会粘贴在PET上而不会被剥落。

SU-8光刻胶的粘度

SU-8光刻胶的粘度

不同的SU-8光刻胶具有各自的粘度,较宽泛的粘度范围使得能够通过旋涂技术来获得从几百纳米到几百微米的不同厚度的胶层。粘度对胶层的厚度有重大的影响,但是粘度会随环境参数(温度,湿度)和时间的变化而变化。

粘度的大小取决于温度的高低,因此,如果其他参数是恒定的,那么胶层的厚度就是温度的函数。所有的参数(旋转速度,加速度等等)必须能根据工作温度来进行调节。工作温度调节完成之后,就必须定期的测量工作温度以确保其保持恒定。我建议您在室温下使用SU-8光刻胶,因为例如对于一瓶500mL的SU-8树脂,您在使用前必须至少等待2个小时。

粘度也会随SU-8光刻胶内部的溶剂量的变化而发生变化。溶剂具有挥发性,因此,溶剂的百分比会随时间的延长而发生变化。这就是为什么如果SU-8光刻胶时间太长或存放方式不对,其黏度会发生变化。

最后,当使用SU-8光刻胶时,溶剂会在空气中蒸发并且必须遵守处理时间。此外,根据空气的湿度的不同,溶剂的蒸发量也会有所不同。所以,例如温度,需要适当的调整部分参数以使加工过程适应室内的湿度。

SU-8光刻胶的分配

SU-8光刻胶的体积及其放在基底上的方式是确定胶层厚度的两个主要参数。树脂释放量的多少取决于树脂的种类,但是对于SU-8来说,树脂的数量至少是每英寸的晶圆上分配1mL的树脂。SU-8光刻胶层可以通过几种方式来完成。最简单的方法是直接从容器中倒出SU-8光刻胶,但是数量无法确定并且并不总是得心应手。此外,也可以使用10mL的注射器或微量移液器来分配SU-8光刻胶。

使用微量吸液管分配SU-8光刻胶

使用微量吸液管分配SU-8光刻胶

使用10mL的微量移液器可以分配已知的体积并且减少损失。根据所使用的SU-8光刻胶的粘度,可能需要切割导管尖端的顶部以便使SU-8光刻胶的填充更加容易。更重要的是因为粘度的原因,部分SU-8光刻胶会残留在尖端内部。所以,在实际实验中,需要多估算出一部分SU-8光刻胶体积,因此,对于4英寸的晶圆,分配5-6mL的SU-8光刻胶就可以得到较好的结果。

动态SU-8光刻胶旋涂

对于超过50μm品牌的SU-8光刻胶,对于实际的真正的粘性树脂,动态的方式分配SU-8光刻胶是非常有意义的,这意味着当晶圆旋转时,再在晶圆上分配SU-8光刻胶是比较好的一个操作方法。这种技术使得SU-8树脂在基底表面上比静态涂覆方法铺展的更好。

动态涂覆是在大约30秒的时间内以低旋转速度(500rpm)和低加速度(100rpm/s)来完成的。



标签:   旋涂技术