第3 张晔等:SU8胶光刻工艺参数优化研究 有了一些消除倒角的方法,如灰度曝光、多次骤包括:清洗烘干、甩胶、前烘、曝光、后烘以 倾斜曝光、背面曝光、用长波长光源以及减少及显影。SU8胶对于基体的清洁度要求极 PGA浓度(8-10。但是这些方法都有其局限性高,必须采用严格的程序清洗基体。首先用 和缺点如成本太高、应用受结构限制、无法进净的丙酮、酒精及去离子水分别超声清洗 行后续的电铸工艺曝光时间太长等。 基体6min-8min,然后在烘箱中180℃再 本文通过对工艺参数的研究,发现微结烘4h以上。300pm厚的胶前烘为热板上 构线宽变化并不是通常所认为的线性变化,65℃10min,95℃3h,后烘为程控烘箱中 因此希望通过工艺参数之间的优化组合,调65℃10min,25min升到90℃保持40mino 节顶部和底部的线宽大小,在保证表面线宽500m厚的胶前烘为热板上65℃10min, 变化很小的前提下,得到一个垂直或正角的85℃过夜,95℃2h,后烘为程控烘箱中 SU8胶构型,以解决其作为模具的困难,简65℃10min,25min升到90℃保持50min 化和方便后续工艺。 具体实验参数如表1所示。 22材料与设备 2实验过程 SU-8100(GBL)—美国 Microche 公司,SU8显影液—一美国 MicroChem公 2.1实验步骤 司,甩胶台—德国 Karl Suss公司,MA6型 实验采用常规的紫外光刻技术,基本步双面曝光机——德国 Karl Suss公司 表1实验参数 名称 胶厚/pm 光源波长(强度)/nm 曝光时间/s 显影时间/m 实验 实验B 365(26mW/cm2) 500,550,580,620,700,75030 实验C 365(2.6mW/cm2) 350 实验D 365(3,6mW/cm2) 405(9.4mW/cm2) 200,250,300,350 实验E 365(36mW/m2) 405(94mW/cm2) 250,300,360,400,450,550 3结果与讨论 合程度,二是聚合成高分子的结构。曝光量 越大,聚合程度越高,参加聚合的小分子数目 3.1曝光时间对表面线宽变化的影响 越多,同时形成的高分子链越长,缠绕的也就 通过实验A,B,D和E得到了如图1所越紧密;而曝光量较小的时候,聚合程度较 示的表面线宽变化规律。 低,参加聚合的小分子较少,并且形成的高分 从300m和500μm在不同光源的系子链较短,相互间缠绕不紧密,在显影过程中 列实验中发现,表面线宽变化和曝光时间之容易溶胀。在一定的曝光量范围内,参加反 间并不是以往一贯认为的线性关系10,而是应的小分子数量是差不多的,而形成的高分 表面线宽变化会在一定的曝光时间范围内得子结构却有较大的差别。曝光量较大时,高 到一个最小值。这是因为曝光量对于SU8分子间缠绕紧密,不易溶胀;曝光量较小时 胶聚合成的高分子有两方面的影响:一是聚高分子间缠绕松散,较易溶胀。因此并不把 万方数据第3期 张晔等：SU．8胶光刻工艺参数优化研究 37 有了一些消除倒角的方法，如灰度曝光、多次 倾斜曝光、背面曝光、用长波长光源以及减少 PGA浓度[8-10]。但是这些方法都有其局限性 和缺点，如成本太高、应用受结构限制、无法进 行后续的电铸工艺、曝光时间太长等。 本文通过对工艺参数的研究，发现微结 构线宽变化并不是通常所认为的线性变化， 因此希望通过工艺参数之间的优化组合，调 节顶部和底部的线宽大小，在保证表面线宽 变化很小的前提下，得到一个垂直或正角的 SU一8胶构型，以解决其作为模具的困难，简 化和方便后续工艺。 2实验过程 2．1实验步骤 实验采用常规的紫外光刻技术，基本步 骤包括：清洗烘干、甩胶、前烘、曝光、后烘以 及显影。SU．8胶对于基体的清洁度要求极 高，必须采用严格的程序清洗基体。首先用 干净的丙酮、酒精及去离子水分别超声清洗 基体6 min～8 min，然后在烘箱中180℃再 烘4 h以上。300 ttm厚的胶前烘为热板上 65℃10 rain，95℃3 h，后烘为程控烘箱中 65℃10 rain，25 min升到90℃保持40 min。 500 tLm厚的胶前烘为热板上65℃10 min， 85℃过夜，95℃2 h，后烘为程控烘箱中 65℃10 min，25 min升到90℃保持50 min。 具体实验参数如表1所示。 2．2材料与设备 SU一8 100(GBL)——美国MicroChem 公司，SU一8显影液——美国MicroChem公 司，甩胶台——德国Karl Suss公司，MA6型 双面曝光机——德国Karl Suss公司。 表1实验参数 3结果与讨论 3．1曝光时间对表面线宽变化的影响 通过实验A，B，D和E得到了如图1所 示的表面线宽变化规律。 从300耻m和500肛m在不同光源的系 列实验中发现，表面线宽变化和曝光时间之 间并不是以往一贯认为的线性关系【10J，而是 表面线宽变化会在一定的曝光时间范围内得 到一个最小值。这是因为曝光量对于SU一8 胶聚合成的高分子有两方面的影响：一是聚 合程度，二是聚合成高分子的结构。曝光量 越大，聚合程度越高，参加聚合的小分子数目 越多，同时形成的高分子链越长，缠绕的也就 越紧密；而曝光量较小的时候，聚合程度较 低，参加聚合的小分子较少，并且形成的高分 子链较短，相互间缠绕不紧密，在显影过程中 容易溶胀。在一定的曝光量范围内，参加反 应的小分子数量是差不多的，而形成的高分 子结构却有较大的差别。曝光量较大时，高 分子间缠绕紧密，不易溶胀；曝光量较小时， 高分子问缠绕松散，较易溶胀。因此并不把 万方数据