第3期 张晔等:SU-8胶光刻工艺参数优化研究 更长,那么在不同的光源下,顶部和底部的差 通过实验A,B,D和E得到如图3所示 异——即微结构的倾角有什么变化呢 的倾角变化规律。 250035040045050550 5050050600650707508 曝光时间/s a实验A中光源加滤波片30m厚徹结构 b实验B中光源加滤波片00μm厚微结构 89865 蛋882 89835 曝光时间/s 曝光时间/s c实验D中光源不加滤波片300厚微结构 d实验E中光源不加滤波片50m厚微结构 图3倾角随曝光时间变化曲线 从图3中可以看出,不同光源下倾角的个最大值。而在变化过程中顶部的线宽变化 变化规律是相似的。但是在加了滤波片的光是影响倾角变化的主导因素。图3中倾角的 源下曝光,300pm厚的胶可获得倾角为正角最大值均出现在表面线宽变化最小的时候, (90.64°)的微结构,500μm厚的胶可获得近并且变化趋势正好相反。 似垂直(8998°)的微结构;而由不加滤波片 但是加了滤波片的光源获得的最大倾角 的光源曝光,300m厚的胶可得到基本垂直要大于不加滤波片的情况,也就是说加了滤 89909)的微结构,500μm厚的胶的微结构波片后,调整曝光时间和显影时间,300m 均为倒角。在有无滤波片的情况下,SU-8胶厚的胶可得到正角结构(底部线宽大于顶部 微结构电镜照片如图4~图7所示。 线宽),500μm厚的胶可得到垂直结构(底部 微结构倾角会在一定曝光范围内产生最线宽和顶部线宽相等)。而不加滤波片的光 大值,这是由于顶部和底部因曝光量和显影源曝光所得到的结构中没有正角,即底部线 时间不同引起线宽变化造成的。由于底部的宽均小于顶部线宽,为通常所说的倒角(T 感光量小于顶部,使得底部参加聚合的小分top)。这是因为在不同光源下顶部和底部的 子数目少于顶部,这个效应造成底部的线宽曝光量是不同的。曝光量的差异是由于紫外 小于顶部线宽,同时底部聚合产生的高分子光在SU8胶中的透光系数决定的,不同波 结构要比顶部的更为松散,在显影过程中也长的光的透光系数是不同的,并且随着SU-8 更容易溶胀。尽管微结构中顶部接触显影液胶的聚合而改变。365mm波长的光在未曝 的时间大于底部,但是溶胀的程度主要是由光的SU8胶中的透光系数是3998m-1,而 高分子的空间结构决定的在一定的显影时在曝光后的SU8胶中的透光系数是 间后,溶胀不会再加深,这个效应促使底部的9868m-1;405m波长的光在未曝光的SU-8 线宽增加而大于顶部。这两个效应使得在一胶中的透光系数是396m1,而在曝光后的 定的曝光量范围内,倾角的变化中会出现 sU8胶中的透光系数是3669 万方数据第3期 张晔等：SU．8胶光刻工艺参数优化研究 39 更长，那么在不同的光源下，顶部和底部的差 异——即微结构的倾角有什么变化呢? 一 o ＼ 媛 坚 曝光时间，s a实验A中光源加滤波片3(】0岫厚微结构 ／＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ 、 曝光时间／s 通过实验A，B，D和E得到如图3所示 的倾角变化规律。 ● 一＼ 姬 坚 ——b 厂＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ n厂p～一 曝光时问，s b实验B中光源加滤波片5(DIL'n厚微结构 曝光时间／s c实验D中光源不加滤波片300山n厚微结构d实验E中光源不加滤波片500tam厚微结构 图3倾角随曝光时间变化曲线 从图3中可以看出，不同光源下倾角的 变化规律是相似的。但是在加了滤波片的光 源下曝光，300 btm厚的胶可获得倾角为正角 (90．64。)的微结构，500／．tm厚的胶可获得近 似垂直(89．98 o)的微结构；而由不加滤波片 的光源曝光，300 ym厚的胶可得到基本垂直 (89．90。)的微结构，500／．tm厚的胶的微结构 均为倒角。在有无滤波片的情况下，SU．8胶 微结构电镜照片如图4～图7所示。 微结构倾角会在一定曝光范围内产生最 大值，这是由于顶部和底部因曝光量和显影 时间不同引起线宽变化造成的。由于底部的 感光量小于顶部，使得底部参加聚合的小分 子数目少于顶部，这个效应造成底部的线宽 小于顶部线宽，同时底部聚合产生的高分子 结构要比顶部的更为松散，在显影过程中也 更容易溶胀。尽管微结构中顶部接触显影液 的时间大于底部，但是溶胀的程度主要是由 高分子的空间结构决定的，在一定的显影时 间后，溶胀不会再加深，这个效应促使底部的 线宽增加而大于顶部。这两个效应使得在一 定的曝光量范围内，倾角的变化中会出现一 个最大值。而在变化过程中顶部的线宽变化 是影响倾角变化的主导因素。图3中倾角的 最大值均出现在表面线宽变化最小的时候， 并且变化趋势正好相反。 但是加了滤波片的光源获得的最大倾角 要大于不加滤波片的情况，也就是说加了滤 波片后，调整曝光时间和显影时间，300肚m 厚的胶可得到正角结构(底部线宽大于顶部 线宽)，500肚m厚的胶可得到垂直结构(底部 线宽和顶部线宽相等)。而不加滤波片的光 源曝光所得到的结构中没有正角，即底部线 宽均小于顶部线宽，为通常所说的倒角(T． toD)。这是因为在不同光源下顶部和底部的 曝光量是不同的。曝光量的差异是由于紫外 光在SU．8胶中的透光系数决定的，不同波 长的光的透光系数是不同的，并且随着SU一8 胶的聚合而改变。365 nm波长的光在未曝 光的SU．8胶中的透光系数是3 998 1TI～，而 在曝光后的SU一8胶中的透光系数是 9 868 m。1；405 nm波长的光在未曝光的SU一8 胶中的透光系数是396 m-。，而在曝光后的 SU一8胶中的透光系数是3 669 m。1【loj。 万方数据