朱军等:SU-85光刻胶的应用工艺研究 的结合力及光刻等工艺条件与基底材料很敏比与边缘陡直图形的本质所在。我们对不同 感,我们制备了如下基片。 材质的基片采用相同的工艺条件进行试验发 (1)在S片上溅射沉积20m厚的Cr和现:当基片底膜为Feⅶ时、丙该材料对紫外 0mm厚的C 线反射大,会有明显的反射光产生图形下部 (2)在S片上溅射沉积20nmn厚的(r和边缘的光刻胶饺链,经中烘热铰链导致该部 8nm厚的NiFe; 分光刻胶不能被显影掉,这就导致了图形质 (3)在S片上溅射沉积20mm厚的Cr和量不理想,要想避免出现这种悄况,必须减少 80m厚的A 曝光时间,而曝光时间减少是有下限的,因为 (4)在S片上溅射沉积20mm厚的Cr和中烘只有在已产生光铰链的光刻胶上才能进 80nn厚的Ti,然后对Ti进行氧化处理 步热铰链,从而提高光刻胶抗显影能力 我们制备LIGA掩模板需要电镀25微曝光剂量的下限决定十光刻胶产生光铰链所 米的Au作为X射线曝光吸收器,所以需要需要的喽光剂量,曝光剂量的上限由图形质 甩制30做米厚的光刻胶。甩胶在 Karlsuss量要求所限制。如中烘不足,热饺链不足,光 spin coating上完成,甩胶起始转速为300转刻胶抗显影能力差,表现为显影时脱胶或图 分,保持10秒后在5秒内上升到650转/形钴蚀。中烘过头,会增加薄膜中的应力,引 分,保持15秒后自然降速。让甩好胶的片子起胶裂等问题。对(u、Ti与Au底膜基片而 平放于空气中10分钟以使光刻胶稳定进行言,曝光范围比FeNi底膜要宽 前烘。对所有光刻胶而言,前烘的作用都是2.3显影 使光刻胶在一定程度上固化。如前烘不足 显彩在SU-8光刻胶专川显影液中进 曝光时真空接触,片子和板子会粘在一起,这行。显影的作用是将未曝光部分的光刻胶去 不仅会污染板子,还会影响图形质量。如前掉,如何能在较短的时间显影卡净是我们 烘过头这又会破坏光刻胶与基底之间的结最初遇到的问题。从整个工艺来看,决定它 合力研究表明:SU-8光刻胶的前烘时间很能否在较短的时间里显影干净,取决于前烘 重要3。我们研究得出的前烘条件为:50℃与中烘,从前面对前烘与中烘作用的分析来 4分钟,然后将烘箱温度升到90℃,保持看,前烘与中烘均取下限对显影有利。因为 10分钟后关烘箱。前烘主要应考虑的因素尽管SU8光吸收低,曝光区域底部与顶部 是光刻胶与基底的结合力。 接受的曝光剂量较为接近,但底部总比顶部 2.2曝光及中烘 要弱,因此如果显影时间过长,会使底部钻 曝光工艺对光刻胶与基底之间的结合蚀,影响图形与基片的结合力与电镀金属图 力、图形质量(分辨率及边缘陡直度)起决定形的质量,所以前烘与中烘在满足胶与基底 性的作用。曝光在 Karlsuss mA6h进行,曝结合力与曝光区充分热铰链即可,这样可使 光紫外波长为365mm,曝光功率密度为显影时间最短,以使底部不致钻蚀。但从图 2mw/cm2。SU8是紫外负性光刻胶,它对形边缘陡直角度考虑,则希望中烘应尽可能 电子束、近紫外线及350-400nm紫外线敏充分,有时局部200mm以下显影不净,可用 感。噪光部分产生光铰链。因为该胶对光吸反应离子刻蚀中的氧清洁L艺在两分钟內清 收弱,所以很厚的光刻胶都能在较短的曝光除掉,且图形质量不受影响,这是实际制备过 时间内产生整个光刻胶内近似剂量的曝光,程屮常采用的十分有效的方法。显影好的片 这说明在整个曝光区域光刻胶内产生的铰链子不能用D水冲洗,应立即甩于。 程度相似,这是该胶能用来制作具有高深宽 万方数据朱军等：SU 8 5光到胶的应用工艺研究 的结合力及光刻等工艺条件与基底材料很敏 感，我们制备r如下基片。 (I)在Si片上溅射沉积26nm厚的cr和 80nm厚的Cu： (2)在sj片上溅射沉积20nm厚的(：r和 80nm厚的NjFe： (3)在Si片上溅射沉积20nm厚的Cr和 80nm厚的Au： (4)在si片上溅射沉积20nm厚的Cr和 80nrn岸的Ti，然后对Ti进行氧化处理。 我仃J制备I。IGA掩模板需要电镀25微 米的Au作为X射线曝光吸收器，所以需要 甩制30微米厚的光刘胶。甩胶在Karlsuss spin coating上完成，甩胶起始转速为300转 ／分，保持10秒后在5秒内上升到650转／ 分，保持15秒后自然降速。让甩好胶的片子 平放于空气中10分钟以使光刻胶稳定进行 前烘。对所有光刻胶而言，前烘的作用都是 使光刻胶在一定程度上固化。如前烘不足， 曝光时真空接触，片子和板子会粘在一起，这 彳；仅会污染板子，还会影响图形质量。如前 烘过头，这又会破坏光刻胶与摹底之间的结 合力，研究表明：SU一8光刻胶的前烘时间很 重要【j J。我们研究得出的前烘条件为：50℃ 烘4分钟，然后将烘箱温度升到90I：，保持 10分钟后关烘箱。前烘主要戊考虑的因素 足光刻腔与基底的结合力。 2．2曝光及中烘 曝光工艺对光刻胶与基底之间的结合 力、图形质量(分辨率及边缘陡直度)起决定 性的作用，曝光在Karlsuss MA6卜进行，曝 光紫外波长为365nm，曝光功率密度为 12row／cm2。SU一8是紫外负性光刻胶，它对 电予束、近紫外线及350—400nm紫外线敏 感。曝光部分产生光铰链。因为该胶对光吸 收弱，所以很厚的光刻胶都能在较短的曝光 时间内产生整个光刻胶内近似剂量的曝光， 这说明在整个曝光区域光刻胶f～产生的饺链 程度相似，这是该胶能用来制作具有高深宽 5R 比与边缘陡直图形的本质所在。我们对下同 材质的基片采用相|_j的工艺条件进行试验发 现：当基片底膜为FeNi时，冈浚利料埘紫外 线反射大，会有明显的反射光产生图形下部 边缘的光刻胶铰链，经中烘热铰链导致该部 分光刻胶不能被显影掉，这就导致r刚形质 量4：理想，爱想避免出现这种情况，必须减少 曝光时间，而曝光时间减少足有下限的，【目为 中烘只有在已产生光铰链的光到胶Ed能进 一步热铰链，从而提岛光刻胶抗显影能力。 曝光剂量的下限决定十光刻胶产乍光铰链所 需要的曝光剂量，曝光剂量的卜限由图形_『!乏 量要求所限制。如中烘不足，热铰链不足，光 刻胶抗显影能力差，表现为显影时脱胶或网 形钻蚀。巾烘过头，会增加薄膜中的应力，引 起胶裂等问题。对Cu、T·与Au底膜基』{而 言，曝光范围比FeNi底膜要宽， 2．3显影 显影在SU一8光到胶专刚显影液巾进 行。屁影的作用是将未曝光部分的光刻胶去 掉，如何能在较短的时间里显影十净是我“J 最初遇到的问题。从整个工艺来看，决定它 能否在较短的时间里显影干船，取决于前烘 与巾烘，从前面对前烘畸中烘作用的分析来 看，前烘与巾烘均取下限列显影有利。因为 尽管SU一8光吸收低，曝光区域底部与顶部 接受的曝光剂量较为接近，但底部总比顶部 要弱，因此如果显影时问过长，会使底部钻 蚀，影响图形与基片的结合力与电镀金属图 形的质量，所以前烘与巾烘在满足胶与基底 结合力勺曝光区充分热铰链即可，这样可使 显影时间最短，以使底部不致铺蚀。阻从图 形边缘陡直角度考虑，则希望中烘应尽可能 充分，有时局部200nn、以下显影不净，町用 反应离子刻蚀rf，的氧清清L．艺在两分钟内清 除掉，且图形礁量不受影响，这是实际帝{备过 程中常采用的十分有效的方法二显影好的片 子不能用DI水冲洗，应立即甩干。 万方数据