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微流控SU-8光刻胶的紫外曝光

SU-8光刻胶UV曝光的目的是通过部分SU-8光刻胶的PAC(PhotoActiv Component)激活/活化来引发交联。这种活化将会改变SU-8的局部性质,这种性质在烘烤后,可使SU-8光刻胶可溶于或不溶于溶剂。

SU-8光刻胶UV曝光

良好SU-8 UV曝光的相关参数

紫外曝光过程中光掩模和SU-8之间的接触

紫外曝光过程中光掩模和SU-8之间的接触

为了成功紫外曝光并且根据所需要的分辨率,光掩模必须尽可能的靠近SU-8光刻胶放置,不要有任何干扰。如要这样做,可检查如下几件事。

首先,光掩模和晶圆之间的灰尘或任何其他元素的存在都会导致不完美的接触。在曝光的过程中,通过清洁光掩模和仔细的操作可以很容易的避免这个问题。

但是还有另一个不可避免的现象,那就是在SU-8光刻胶曝光的过程中,可能会有一个巨大的后果。事实上,如果SU-8光刻胶通过旋涂技术来涂覆,那么在晶圆的周围会有一个喇叭图形。喇叭图形的出现是由光刻胶的表面张力引起的。在曝光的过程中,光掩模首先与喇叭图形接触,并且不会粘在整个晶圆的表面上。这种现象不可避免的导致了分辨率的损失。

喇叭图形的大小并不是固定的,但主要取决于SU-8光刻胶的粘度和SU-8光刻胶的种类。例如,对于100μm的SU-8光刻胶层,可以测量大约几个微米。这是无法避免的,但是可以通过一个被称为“切割”的步骤来予以抑制。切割在于通过一层薄薄的丙酮射流(例如使用注射器)来移除晶圆边缘上的树脂(通常有半个厘米)。

通常,光掩模和晶圆之间良好接触的指标是界面处的干涉条纹的显现。如果您手动进行接触,那么请按压知道Moire图案出现。

水分

光刻胶根据其交联过程可以分为两类:阳离子型或自由基型。对于我们的应用和SU-8光刻胶的使用,反应是阳离子的。光引发剂是一些对湿度敏感的酸。

不建议在相对湿度超过70%的情况下曝光SU-8光刻胶,相反,较弱的湿度会导致更快的交联。

SU-8光刻胶烘烤

烘烤步骤影响加工过程的结果,但也影响其他步骤包括曝光步骤。事实上,第一次SU-8光刻胶烘烤太短会使其变得柔软和粘稠,并且在曝光的过程中,掩膜有可能会被卡住。此外,如果软烘的时间太长,太多的溶剂将会被蒸发掉而且最优的曝光时间也将会有所不同。

SU-8曝光之前和之后的时间

一旦SU-8树脂第一次烘烤(软烘烤)完成后,SU-8光刻胶可以长时间(至少一个月)的保存在盒子里和黑暗条件下,并且可以始终曝光,烘烤和显影。所以,曝光前的时间不是一个关键的参数。

相反,曝光之后,在进行第二次SU-8烘烤(the Post Exposure Bake,曝光后烘烤)之前,必须检查时间。事实上,在SU-8曝光期间,光引发剂被激活但是需要额外的能量输入才能继续交联反应。

SU-8紫外曝光之前的掩膜对齐

一些工艺在掩膜和晶圆之间需要有对齐功能,但是,实际上,只有很少的UV灯可以提供这个功能,如果你必须使用它,请确保您的设备能够进行这样的操作。为了对齐,您需要一些对齐线来确认晶圆的位置以及何时对齐。

曝光波长

曝光的波长是非常重要的,因为它需要匹配于每种光刻胶。为了曝光SU-8光刻胶,必须使用波长为365nm的紫外光。曝光波长的变化可以改变光刻胶层发生交联所需要的能量,有时候,也可以通过调整曝光时间来改变光刻胶层交联反应所需要的能量。

曝光时间

最重要的参数之一显然是曝光时间。SU-8的曝光时间是光刻胶被UV照亮的时间。曝光时间也与UV线的功率有关,并且它们一起确定了照射到光刻胶的能量。曝光时间太短或太长将会导致光刻胶曝光不足或曝光过度,从而导致分辨率下降。更确切的说,胶层壁的设计宽度和外观可以通过改变曝光时间来显著的进行调节。如果曝光时间太短,那么光刻胶可能不会在整个深度上发生交联反应,因此,光刻胶层在显影的步骤中将会发生剥离。如果曝光时间太长,通道的宽度将会增加。

如何检查您的SU-8光刻是否成功?

PEB期间,SU-8图案的出现

PEB过程中,SU-8图案在胶层的表面上将会更加清晰可见。

显影时间和没有SU-8白色标志

PEB的最后,未曝光的树脂被显影,然后用异丙醇冲洗晶圆。在干燥的过程中,白色标志的出现表明了SU-8未完全显影,因此,晶圆需要更长时间的显影。如果显影时间看起来真的比工艺表中标明的时间还要长或者更短,那么这意味着在SU-8旋涂或曝光的过程中,出现了一些问题,此时,可能需要检查SU-8旋涂或者曝光的工艺过程。

控制SU-8图案的形状和尺寸

显影后,在显微镜下观察允许您:

· 知道SU-8光刻胶是否显影良好

· 对图案形状给出第一个指示

· 知道图案的宽度

测量SU-8图案的厚度

为了检查旋涂的合格性,最后一个测试时测量胶层的厚度。有几种方法是可以被采用的。通常,厚度是通过光学或者机械轮廓仪来测量的。



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