如何成功進(jìn)行微流控SU-8光刻膠的紫外曝光?
為了成功紫外曝光并且根據(jù)所需要的分辨率,光掩模必須盡可能的靠近SU-8光刻膠放置,不要有任何干擾。如要這樣做,可檢查如下幾件事。
首先,光掩模和晶圓之間的灰塵或任何其他元素的存在都會(huì)導(dǎo)致不完美的接觸。在曝光的過程中,通過清潔光掩模和仔細(xì)的操作可以很容易的避免這個(gè)問題。
但是還有另一個(gè)不可避免的現(xiàn)象,那就是在SU-8光刻膠曝光的過程中,可能會(huì)有一個(gè)巨大的后果。事實(shí)上,如果SU-8光刻膠通過旋涂技術(shù)來涂覆,那么在晶圓的周圍會(huì)有一個(gè)喇叭圖形。喇叭圖形的出現(xiàn)是由光刻膠的表面張力引起的。在曝光的過程中,光掩模首先與喇叭圖形接觸,并且不會(huì)粘在整個(gè)晶圓的表面上。這種現(xiàn)象不可避免的導(dǎo)致了分辨率的損失。
喇叭圖形的大小并不是固定的,但主要取決于SU-8光刻膠的粘度和SU-8光刻膠的種類。例如,對于100μm的SU-8光刻膠層,可以測量大約幾個(gè)微米。這是無法避免的,但是可以通過一個(gè)被稱為“切割”的步驟來予以抑制。切割在于通過一層薄薄的丙酮射流(例如使用注射器)來移除晶圓邊緣上的樹脂(通常有半個(gè)厘米)。
汶顥顯影機(jī)
水分
光刻膠根據(jù)其交聯(lián)過程可以分為兩類:陽離子型或自由基型。對于我們的應(yīng)用和SU-8光刻膠的使用,反應(yīng)是陽離子的。光引發(fā)劑是一些對濕度敏感的酸。
不建議在相對濕度超過70%的情況下曝光SU-8光刻膠,相反,較弱的濕度會(huì)導(dǎo)致更快的交聯(lián)。
SU-8光刻膠烘烤
烘烤步驟影響加工過程的結(jié)果,但也影響其他步驟包括曝光步驟。事實(shí)上,第一次SU-8光刻膠烘烤太短會(huì)使其變得柔軟和粘稠,并且在曝光的過程中,掩膜有可能會(huì)被卡住。此外,如果軟烘的時(shí)間太長,太多的溶劑將會(huì)被蒸發(fā)掉而且最優(yōu)的曝光時(shí)間也將會(huì)有所不同。
汶顥烘膠臺(tái)
SU-8曝光之前和之后的時(shí)間
一旦SU-8樹脂第一次烘烤(軟烘烤)完成后,SU-8光刻膠可以長時(shí)間(至少一個(gè)月)的保存在盒子里和黑暗條件下,并且可以始終曝光,烘烤和顯影。所以,曝光前的時(shí)間不是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)。
相反,曝光之后,在進(jìn)行第二次SU-8烘烤(the Post Exposure Bake,曝光后烘烤)之前,必須檢查時(shí)間。事實(shí)上,在SU-8曝光期間,光引發(fā)劑被激活但是需要額外的能量輸入才能繼續(xù)交聯(lián)反應(yīng)。
SU-8紫外曝光之前的掩膜對齊
一些工藝在掩膜和晶圓之間需要有對齊功能,但是,實(shí)際上,只有很少的UV燈可以提供這個(gè)功能,如果你必須使用它,請確保您的設(shè)備能夠進(jìn)行這樣的操作。為了對齊,您需要一些對齊線來確認(rèn)晶圓的位置以及何時(shí)對齊。
鉻版掩膜
曝光波長
曝光的波長是非常重要的,因?yàn)樗枰ヅ溆诿糠N光刻膠。為了曝光SU-8光刻膠,必須使用波長為365nm的紫外光。曝光波長的變化可以改變光刻膠層發(fā)生交聯(lián)所需要的能量,有時(shí)候,也可以通過調(diào)整曝光時(shí)間來改變光刻膠層交聯(lián)反應(yīng)所需要的能量。
曝光時(shí)間
最重要的參數(shù)之一顯然是曝光時(shí)間。SU-8的曝光時(shí)間是光刻膠被UV照亮的時(shí)間。曝光時(shí)間也與UV線的功率有關(guān),并且它們一起確定了照射到光刻膠的能量。曝光時(shí)間太短或太長將會(huì)導(dǎo)致光刻膠曝光不足或曝光過度,從而導(dǎo)致分辨率下降。更確切的說,膠層壁的設(shè)計(jì)寬度和外觀可以通過改變曝光時(shí)間來顯著的進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果曝光時(shí)間太短,那么光刻膠可能不會(huì)在整個(gè)深度上發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),因此,光刻膠層在顯影的步驟中將會(huì)發(fā)生剝離。如果曝光時(shí)間太長,通道的寬度將會(huì)增加。
如何檢查您的SU-8光刻是否成功?
PEB期間,SU-8圖案的出現(xiàn)
PEB過程中,SU-8圖案在膠層的表面上將會(huì)更加清晰可見。
顯影時(shí)間和沒有SU-8白色標(biāo)志
從PEB的最后,未曝光的樹脂被顯影,然后用異丙醇沖洗晶圓。在干燥的過程中,白色標(biāo)志的出現(xiàn)表明了SU-8未完全顯影,因此,晶圓需要更長時(shí)間的顯影。如果顯影時(shí)間看起來真的比工藝表中標(biāo)明的時(shí)間還要長或者更短,那么這意味著在SU-8旋涂或曝光的過程中,出現(xiàn)了一些問題,此時(shí),可能需要檢查SU-8旋涂或者曝光的工藝過程。
控制SU-8圖案的形狀和尺寸
顯影后,在顯微鏡下觀察您可以:
知道SU-8光刻膠是否顯影良好
對圖案形狀給出第一個(gè)指示
知道圖案的寬度
測量SU-8圖案的厚度
為了檢查旋涂的合格性,最后一個(gè)測試時(shí)測量膠層的厚度。有幾種方法是可以被采用的。通常,厚度是通過光學(xué)或者機(jī)械輪廓儀來測量的。
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