中芯启恒SU-8 2025光刻胶
简介:
中芯启恒SU-8 2000/3000系列光刻胶是负性光刻胶,采用环戊酮溶剂配制而成,在超厚度胶膜涂布工艺中,图案化的结构有较好的稳定性和高分辨率,其膜厚范围比任何其他市售光刻胶更广泛,单次旋涂工艺胶膜厚度可选0.5-300um范围,可根据需要进行多次旋涂,从而获得更厚的胶膜。自2019年推出后,受到了同行业客户的青睐,在MEMS微加工领域占据越来越多的市场份额。
在微流控领域,SU-8系列光刻胶主要用于在硅片衬底上加工SU-8胶的凸起/凹陷结构,作为浇筑PDMS微流控芯片的母版。此外SU-8系列光刻胶也可直接在单晶硅、玻璃、氮化硅等基材表面加工SU-8光刻胶结构。
中芯启恒SU-8 2000/3000系列光刻胶根据粘度不同,划分为以下型号: SU-8 2000.5、SU-8 2002、SU-8 2005 、SU-8 2010、SU-8 2015、SU-8 2025、SU-8 2050、SU-8 2075、SU-8 2100、SU-8 2150;SU-8 3010、SU-8 3025、SU-8 3050。
中芯启恒SU-8 2000/3000系列 | 单次旋涂膜厚范围 |
SU-8 2000.5 | 0.5-0.8um |
SU-8 2002 | 2-2.9um |
SU-8 2005 | 4-8um |
SU-8 2010 | 10-20um |
SU-8 2015 | 12-38um |
SU-8 2025 | 20-80um |
SU-8 2050 | 40-170um |
SU-8 2075 | 60-240um |
SU-8 2100 | 100-270um |
SU-8 2150 | 190-650um |
SU-8 3010 | 8-15um |
SU-8 3025 | 20-60um |
SU-8 3050 | 45-100um |
备注:不同膜厚可通过调节匀胶机转速获得,因客户实验设备不同,实际参数需进行微调。建议购买配套的显影液,一般需要购买的显影液与光刻胶的体积比为4:1或者8:1,显影液的详细信息请咨询客服人员。
应用案例:
(1)下图所示为使用SU-8光刻胶在硅片衬底上加工的用于PDMS微流控芯片浇筑的母版。
(2)下图所示是微柱阵列结构实物图
匀胶曲线
图1 SU-8 2000.5、2002 匀胶曲线
图2 SU-8 2005、2010、2015 匀胶曲线
图3 SU-8 2025、2050、2075 匀胶曲线
图4 SU-8 2100、2150 匀胶曲线
图5 SU-8 3010、3025、3050 匀胶曲线
中芯启恒SU-8-2000/3000系列光刻胶推荐使用I线365nm紫外曝光,可选设备Cchip-0019型紫外光刻机,也可使用电子束或X射线辐照。光刻胶中的光引发剂吸收光子发生化学反应,生成一种强酸,作用是在中烘或后烘过程中作为酸催化剂促进交联反应的发生,只有曝光区域的光刻胶中才有强酸。后烘过程中,曝光区域在强酸的催化作用下,分子发生交联。 环氧交联发生在曝光后的烘烤步骤;一般工艺流程为:旋涂、软烘、曝光、中烘、显影。后烘或硬烘可以提高图案的分辨率或消除因应力出现的裂纹,增加图案与衬底的粘附力。
衬底制备
加工环境要求洁净 ,衬底要求清洁并干燥。最好的方法是,使用食人鱼洗液清洗、超纯水冲洗,可以通过等离子机清洗,表面亲水化处理,放在150-200摄氏度加热台烘15分钟;必要时可使用HDMS引物做增粘处理。
涂布
SU-8 2000光刻胶(photoresist)根据粘度不同划分型号如下:
SU-8 2000.5、SU-8 2002、SU-8 2005 、SU-8 2010、SU-8 2015、SU-8 2025、SU-8 2050、SU-8 2075、SU-8 2100、SU-8 2150
SU-8 3000光刻胶(photoresist)根据粘度不同划分型号如下:
SU-8 3010、SU-8 3025、SU-8 3050
旋涂膜厚、转速等参数作为参考,实际旋涂数据可根据需要进行微调。
推荐方案
1)保证光刻胶使用环境清洁,不推荐使用吸管等取样物品。
2)使用倾倒方式,将光刻胶转移至衬底,注意用量,薄胶防止泄露。
3)利用重力将光刻胶匀满衬底,方便旋涂。
边缘去除(EBR)
旋涂工艺步骤中,形成的光致抗蚀剂会在加热板边缘出现,该区胶层略厚需要去除;多数自动旋转涂布机有去边功能,可以通过程序自动执行此操作消除边缘,这有利于光掩模板跟晶片更紧密的接触,从而提高分辨率和纵横比。
软烘
推荐在软烘烤时使用良好的热控制和水平度均匀的热板,不推荐使用对流炉,对流烘箱烘烤,这种烘烤方式会使胶膜表层形成抗蚀剂,抗蚀剂会抑制溶剂反应,导致胶膜不完全干燥或延长烘烤时间,需要优化烘烤的时间条件。按给出温度烘烤完,从烘胶台上移除晶片,自然降温至室温,如果膜起皱,再将晶片返回烘胶台,重复冷却加热循环直至表面不再出现褶皱为止。
曝光
光刻胶对特定波长的光有敏感性,推荐使用365nm波长紫外光,掩膜与膜面应尽量紧贴,这样可以减少衍射从而达到较好的曝光效果。
根据实际测量厚度,结合光刻机辐照功率,在剂量区间内选择合适的曝光时间。
膜厚 | 前烘温度及时间 | 曝光剂量 | 中烘温度及时间 | ||
65℃ | 95℃ | 65℃ | 95℃ | ||
0.5~2 | 1min | 60~80 | 3~4min | ||
3~5 | 2min | 90~105 | 4~5min | ||
6~15 | 2~3min | 110~140 | 6~8min | ||
16~25 | 3~4min | 140~150 | 8~10min | ||
25~40 | 0~3min | 5~6min | 150~160 | 1min | 10~12min |
45~80 | 0~3min | 6~9min | 150~215 | 1~2min | 12~14min |
85~110 | 5min | 10~20min | 215~240 | 2~5min | 14~18min |
115~150 | 5min | 20~30min | 240~260 | 5min | 18~22min |
160~225 | 7min | 30~45min | 260~350 | 5min | 22~24min |
230~270 | 7min | 45~60min | 350~370 | 5min | 24~26min |
280~550 | 7~10min | 60~120min | 370~600 | 5min | 26~45min |
存储
SU-8 2000系列光刻胶需存储于密闭容器中,置于阴暗、干燥并避免阳光直射,温度在(4~21℃)远离光源、酸性、热 和火源的环境中。保质期为12个月。
处理(废物)
根据当地的法律法规,遵守当地环境保护法,进行废物处理。
环境健康、安全
请在使用SU-8 2000系列光刻胶前参阅产品材料安全数据表。小心轻放,使用光刻胶前,穿戴化学护目镜、防化手套和适当的防护衣物,避免进入眼睛,或沾入皮肤及衣服。请在通风环境下操作,以避免吸
衬底材质曝光剂量
基底材质 | 相对剂量 |
单晶硅 | 1X |
玻璃 | 1.5X |
高硼硅 | 1.5X |
氧化铟锡 | 1.5X |
氮化硅 | 1.5~2X |
黄金 | 1.5~2X |
铝 | 1.5~2X。 |
显影
推荐使用淹没并轻摇的操作方式,有利于胶膜结构稳定;显影至除曝光区域外其他区域胶膜全部溶解,重复多次,多次更换新的显影液,直到看到衬底洁净表面则显影完成。可以使用氮气枪配合显影,具体显影时间视膜厚和实际显影效果决定。
注意:若使用超声显影可能对某些特殊结构造成损害,如超高深宽比的结构 ,请酌情使用。部分文献推荐使用异丙醇去除显影液,此处特别强调:超纯水冲洗后,用氮气枪吹干后,请勿再次将模具放置烘胶台或坚膜用热板,模具可能会出现脱模现象,尽可能避免使用异丙醇参与显影。
后烘(固化)-坚膜
硬烘可以提高胶膜的稳定性,推荐烘烤温度在150℃-250℃之间,时间控制在5到30min。
注意:硬烘步骤也可以用于消除显影后呈现的表面裂纹,建议在150℃烘烤5-10分钟,这适用于所有的膜厚。特别强调:某些特殊图形和膜厚,可能会在坚膜过程中出现脱膜,产生的应力无法消除或减轻,此类图案请避免坚膜步骤。
去胶
SU-8 2000/3000系列光刻胶(photoresist)为永久性、高度交联的环氧材料,利用传统的剥离溶剂很难剥离,推荐用于不需要去胶的工艺中。若是非要去胶,可以尝试使用氧化酸性溶液如食人鱼刻蚀液以及等离子灰化、反应离子刻蚀、激光烧蚀热解等方法。
存储
SU-8 2000/3000系列光刻胶需存储于密闭容器中,置于阴暗、干燥并避免阳光直射,温度在(4~21℃)远离光源、酸性、热 和火源的环境中。保质期为12个月。
处理(废物)
根据当地的法律法规,遵守当地环境保护法,进行废物处理。
环境健康、安全
请在使用SU-8 2000/3000系列光刻胶前参阅产品材料安全数据表。小心轻放,使用光刻胶前,穿戴化学护目镜、防化手套和适当的防护衣物,避免进入眼睛,或沾入皮肤及衣服。请在通风环境下操作,以避免吸入蒸汽或雾气。若接触皮肤,请用肥皂水冲洗,一旦进入眼睛,请立即用清水冲洗15min,并紧急送医治疗。
免责声明
由于公司无法预见实际用途和实际使用条件的变化,实验条件有不可预见性。不限制任何适销性或使用与某一特定目的,所有客户一视同仁,本公司明确表明对任何运用此信息进行使用、处理、存储或持有任何本产品、或关于客户产品设计的东西,在工艺过程和结果及预期描述等不负任何相关责任。
入蒸汽或雾气。若接触皮肤,请用肥皂水冲洗,一旦进入眼睛,请立即用清水冲洗15min,并紧急送医治疗。