张晔等:SU-8胶光刻工艺参数优化研究 微结构顶部电镜照片。可以看出,在不加滤4结论 波片的情况下,曝光过量的顶部呈帽子状, 这就是因为顶部曝光后,由于405mm和 采用SU8胶在 UV-LIGA技术的基础 365m光的穿透系数改变引起顶部聚集大上制备高深宽比微结构是一种非常有效而实 量能量造成的顶部过聚合。而在加了滤波片用的方法。但为了其应用及后续工艺如电 的情况下,由于消除了405mm光的影响 镀模具,在追求高深宽比的同时,要控制线宽 顶部尽管线宽增加,但并未出现帽子结构。 变化,消除普遍存在的倒角结构。本文通过 改变光源和曝光条件,用普通的紫外曝光技 术得到了深宽比为15,线宽变化小于2pm 的正角圆柱微结构,以及深宽比为20,线宽 变化小于1μm的垂直圆柱微结构。结合光 源透光系数的改变和实验结果,解释了线宽 变化和曝光量间的非线性关系以及倒角消除 的原因。 图9不加滤光片时曝光过量的顶部 参考文献 [1 Lee K Y, Labianca N, Rishten S A. Micr hick photoresist [ J]. J Vac Sci Technol, 1995 B13(6):3012-3016. anon pect ratio microparts and micromolds using SU-8 [J]. Mi [3] Seidemann V, Rabe J, Feldmann H, et al. SU 图10加滤光片时曝光过量的顶部 8-micromechanical structures with in situ fabri- cated movable parts[ J]. Microsystem Technolo 正是由于不加滤波片顶部和底部曝光量 gies,2002,8:348-350 的差值也很大,使得顶部和底部因聚合程度4] Kukharenka E, Farooqui M M, Grigore L,et 造成的线宽差异也很大,尽管底部的溶胀效 al. Electroplating moulds using dry film thick 应大于顶部,但并不足以弥补前者的差异 notoresist [J.J Micromech Micro- 因此不加滤波片的情况下,底部的线宽变化 eng,2003,13:S67-S74. 不会大于顶部,即不会出现正角。而在加了5] Lin Che-Hsin, Lee gwo-bir, Chang BaoWen, et al. A new fabrication process for ultra-thick 滤波片后顶部和底部的曝光量差异减小,底 microfluidic microstructures utilizing SU-8 ph 部的线宽增加有可能会大于顶部,即 toresist[J]. J Micromech Microeng, 2002, 12 300pm厚的胶在300s-400s曝光范围内会 出现正角。500m厚的胶其顶部和底部的[6] Zhang j, Tan K L, ong H O. Characterization 曝光差异相对较大,没有出现正角,但是在 of the polymerization of su-8 photoresist and its 580s~620s曝光范围内微结构接近垂直 (下转第80页) 万方数据第3期 张哗等：SU．8胶光刻工艺参数优化研究 41 微结构顶部电镜照片。可以看出，在不加滤 波片的情况下，曝光过量的顶部呈帽子状， 这就是因为顶部曝光后，由于405 nm和 365 nm光的穿透系数改变引起顶部聚集大 量能量造成的顶部过聚合。而在加了滤波片 的情况下，由于消除了405 ilm光的影响， 顶部尽管线宽增加，但并未出现帽子结构。 图9不加滤光片时曝光过量的顶部 图10加滤光片时曝光过量的顶部 正是由于不加滤波片顶部和底部曝光量 的差值也很大，使得顶部和底部因聚合程度 造成的线宽差异也很大，尽管底部的溶胀效 应大于顶部，但并不足以弥补前者的差异。 因此不加滤波片的情况下，底部的线宽变化 不会大于顶部，即不会出现正角。而在加了 滤波片后顶部和底部的曝光量差异减小，底 部的线宽增加有可能会大于顶部，即 300 ptm厚的胶在300 s～400 s曝光范围内会 出现正角。500 ptm厚的胶其顶部和底部的 曝光差异相对较大，没有出现正角，但是在 580 s～620 s曝光范围内微结构接近垂直。 4结论 采用SU．8胶在uV—LIGA技术的基础 上制备高深宽比微结构是一种非常有效而实 用的方法。但为了其应用及后续工艺，如电 镀模具，在追求高深宽比的同时，要控制线宽 变化，消除普遍存在的倒角结构。本文通过 改变光源和曝光条件，用普通的紫外曝光技 术得到了深宽比为15，线宽变化小于2 ttm 的正角圆柱微结构，以及深宽比为20，线宽 变化小于1 ttm的垂直圆柱微结构。结合光 源透光系数的改变和实验结果，解释了线宽 变化和曝光量间的非线性关系以及倒角消除 的原因。 参考文献： [1]Lee K Y，Labianca N，Rishten S A．Micro— maching application of a high resolution with thick photoresist[J]．J Vac Sci Technol，1995， B13(6)：3012—3016． ‘ [2]Lorenze H．Fabrication of photoplastic high一髂- pect ratio microparts and micromolds using SU一8 UV resist[J]．Microsystem Technologies， 1998．4：143—146． [3]Seidemann V，Rabe J，Feldmann H，et a1．SU- 8-micromeehanical structures with in situ fabri． cated movable parts[J]．Microsystem Technolo· gies，2002，8：348—350． [4] Kukharenka E，Farooqui M M，Grigore L，et a1．Electroplating moulds using dry fdm thick negative photoresist[J]．J Micromech Micro￾eng，2003，13：$67一$74． [5]Lin Che-Hsin，Lee Gwo-Bin，Chang Bao·Wen， et a1．A new fabrication process for ultra-thick microfluidic microstructures utilizing SU--8 pho·· toresist[J]．J Micromech Microeng，2002，12： 590—597． [6]Zhang J，Tan K L，Gong H O．Characterization of the polymerization of SU-8 photoresist and its (下转第80页) 万方数据