第3期 微细加工技术 2005年9月 MICROF ABRICATION TECHNOLOGY Sep.,2005 文章编号:10038213(2005)03-003606 SU-8胶光刻工艺参数优化研究 张晔,陈迪,张金娅,倪智萍,朱军,刘景全 (上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家级重点实验室 薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海200030) 摘要:对基于SU8胶的UV-LIGA技术进行了工艺优化,研究了光源波长和曝光时 间对SU-8胶成型的影响。结果表明,光刻胶表面线宽变化随曝光时间增加先减少 后增加,有一个极小值;侧壁角度先增加后减少,有一个极大值。通过优化光源波 长、曝光时间以及显影时间三个主要工艺参数,可以获得侧壁角度为90.64°正角的 300μm厚光刻胶微结构和侧壁角度为89.98°近似垂直的500m厚光刻胶微结构。 关键词: UV-LIGA技术;SU-8胶;高深宽比;微结构 中图分类号:TN23 文献标识码:A 1引言 1861,而对于高深宽比圆柱结构而言所获得 的深宽比还不超过105。在本实验中通过 SU8胶是一种在微机电系统(MEMS)优化工艺参数得到了深宽比为20的微圆柱 中广泛应用的负性厚光刻胶。由于SU8结构。衡量高深宽比微结构有两个重要的参 胶光敏性较好,同时吸收系数也较小,几百微数线宽变化和倾角角度。前者关系到所做 米厚的SU8胶进行紫外光刻,在较短的时图形的可控性和精确性,而后者则关系到其 间内即可达到曝光剂量的要求,而且厚胶内后期作为模具的可行性。在现有对于SU8 的曝光剂量也比较均匀2。因此它几乎应胶的研究中,人们对于表面线宽的控制已经 用到了MEMS的各个方面例如作为塑性机达到了一定的精确度(。但是对于高深宽比 械结构、徽模具、微流体器件的微通道结构等的SU-8胶来说,由于其胶厚很厚(100μm 等3-5)。 1200m),底部和顶部的感光量必定有差 由于SU8胶可以用紫外光进行光刻,值,要保证表面线宽变化很小,往往会造成底 光刻厚度达数百微米,可部分取代LIGA技部由于曝光不足而出现倒角现象(Ttop) 术中的同步辐射X光光刻工艺,这大大降低尤其在300μm以上的胶厚中,这种现象更 了LIGA技术的成本。目前利用常规的紫外为明显,而且这给之后将其作为模具以及电 曝光工艺,文献报道的最大高深宽比值为镀金属模具之后的脱模带来困难。现在已经 收稿日期:2005-01-12;修订日期:200503-04 基金项目:国家科技部863资助项目(2004AA404260) 作者简介:张晔(1982-),女,内蒙古人,在读硕士,主要研究方向为MEMS器件、 UV-LIGA技术和SU8 胶工艺等 万方数据第3期 2005年9月 微细加工技术 MICROFABRICATION TECHNOLOGY No．3 Sep．·2005 文章编号：1003．8213(2005)03—0036-06 S U．8胶光刻工艺参数优化研究 张哗，陈迪，张金娅，倪智萍，朱军，刘景全 (上海交通大学微纳科学技术研究院微米／纳米加工技术国家级重点实验室 薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海200030) 摘要：对基于SU一8胶的UV—LIGA技术进行了工艺优化，研究了光源波长和曝光时 间对SU一8胶成型的影响。结果表明，光刻胶表面线宽变化随曝光时间增加先减少 后增加，有一个极小值；侧壁角度先增加后减少，有一个极大值。通过优化光源波 长、曝光时间以及显影时间三个主要工艺参数，可以获得侧壁角度为90．64 o正角的 300 ttm厚光刻胶微结构和侧壁角度为89．98 o近似垂直的500 btm厚光刻胶微结构。 关键词：UV．LIGA技术；SU．8胶；高深宽比；微结构 中图分类号：TN23 文献标识码：A 1 引言 SU．8胶是一种在微机电系统(MEMS) 中广泛应用的负性厚光刻胶L1l。由于su一8 胶光敏性较好，同时吸收系数也较小，几百微 米厚的SU一8胶进行紫外光刻，在较短的时 间内即可达到曝光剂量的要求，而且厚胶内 的曝光剂量也比较均匀【2J。因此它几乎应 用到了MEMS的各个方面，例如作为塑性机 械结构、微模具、微流体器件的微通道结构等 竺[3—5] 寸0 由于SU一8胶可以用紫外光进行光刻， 光刻厚度达数百微米，可部分取代LIGA技 术中的同步辐射x光光刻工艺，这大大降低 了LIGA技术的成本。目前利用常规的紫外 曝光工艺，文献报道的最大高深宽比值为 18[6]，而对于高深宽比圆柱结构而言，所获得 的深宽比还不超过10[5 J。在本实验中通过 优化工艺参数得到了深宽比为20的微圆柱 结构。衡量高深宽比微结构有两个重要的参 数：线宽变化和倾角角度。前者关系到所做 图形的可控性和精确性，而后者则关系到其 后期作为模具的可行性。在现有对于SU一8 胶的研究中，人们对于表面线宽的控制已经 达到了一定的精确度[7|。但是对于高深宽比 的SU一8胶来说，由于其胶厚很厚(100肚m一 1 200弘m)，底部和顶部的感光量必定有差 值，要保证表面线宽变化很小，往往会造成底 部由于曝光不足而出现倒角现象(T．top)。 尤其在300 ttm以上的胶厚中，这种现象更 为明显，而且这给之后将其作为模具以及电 镀金属模具之后的脱模带来困难。现在已经 收稿日期：2005．01．12；修订日期：2005．03．04 基金项目：国家科技部863资助项目(2004AA404260) 作者简介：张晔(1982一)，女，内蒙古人，在读硕士，主要研究方向为MEMS器件、uV—LIGA技术和SU，8 胶工艺等。 万方数据