SU-8光刻膠是一種可制備成厚膜(0.5-200um厚度)的環(huán)氧樹脂光阻劑,其組成成分有:1)粘合劑,使光刻膠具有良好的機械性能與粘附性、熱穩(wěn)定性;2)感光劑,能與光發(fā)生光化學反應;3)溶劑,使光刻膠保持液體狀態(tài);4)添加劑,使光刻膠的某些特性被改變。SU-8光刻膠被廣泛應用于微流體器件、微光學器件、顯示器等。SU-8材料本身在物理和化學方面性質穩(wěn)定,如抗壓強度、硬度、強度、耐酸堿性、耐腐蝕性等,可當作器件直接使用。SU-8光刻膠具有材料屬性穩(wěn)固、化學性優(yōu)良、穩(wěn)定性好等特點,可用于x射線、電子束、紫外光等曝光成像制作高深寬比(深度與寬度的比值)、側壁垂直度高(角度接近90°)的結構圖形,還可用作干法刻蝕的阻擋層。對于現(xiàn)有制作工藝,未被光刻膠掩蓋的部分為曝光區(qū)域,該區(qū)域中SU-8光刻膠產(chǎn)生的自由基分子相互熱交聯(lián)形成鈍化性很強的環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂在常規(guī)后續(xù)顯影、去膠過程中很難被去除。
工業(yè)NMP(甲基吡咯烷酮)能溶脹并去除SU-8光刻膠,但耗時過長。濃硫酸與雙氧水的混合溶液能去除SU-8光刻膠,但對其他結構損傷嚴重。高溫灰化法采用高溫灼燒去除SU-8光刻膠,該方法簡單,但對金屬器件損傷嚴重。采用基于O2/CF4混合氣體的等離子體反應刻蝕方法,有效去除了完全交聯(lián)的SU-8光刻膠。采用氣體離子化的方式來轟擊SU-8光刻膠,保證了器件的完整性。區(qū)別于強酸強堿、高溫法,該方法通過精確控制氣體流量比例,達到了不損傷電鍍金屬等集成結構的目的。該方法適用于玻璃、金屬種子層、硅片、壓電陶瓷等各類襯底。
等離子去膠原理:
SU-8光刻膠是由C、H、O、N等元素組成的有機物。等離子去膠工藝采用的刻蝕氣體是O2/CF4混合氣體。隨著溫度的升高,被激活的氧等離子與有機物發(fā)生化學反應,破壞了光刻膠中較穩(wěn)定的化學成分。同時,F(xiàn)的自由基化學活性很高,在電離過程中不斷地與光刻膠中H發(fā)生化學反應而生成氟化氫(HF),促進了O2與有機物反應,生成的氣態(tài)物質最終被清洗氣體(N2)通過抽壓方式排出。
SU-8光刻膠對工藝溫度十分敏感。溫度過低時,O2和CF4與光刻膠中化學分子的反應不充分,不能徹底去除光刻膠;溫度過高時,光刻膠自身發(fā)生變性,無論怎么改變氣體流量、時間參數(shù),都不能去除光刻膠。功率的改變也會影響去膠速率和去膠溫度(腔室內(nèi)溫度)。時間參數(shù)決定了能去除光刻膠的厚度范圍,時間與去除光刻膠厚度呈正線性關系。
SU-8光刻膠因具有良好的機械耐久性、聚合物水密性、介電性能、生物兼容性和抗化學腐蝕性而被廣泛用于MEMS器件、生物醫(yī)學和芯片封裝等領域。現(xiàn)有制作工藝中,在不損傷器件的同時完全去除和剝離SU-8光刻膠仍是一個難題。基于O2/CF4等離子刻蝕配合濕法刻蝕的去除方法,實現(xiàn)了SU-8光刻膠在硅基底、非晶無機非金屬材料、電鍍金屬等材料上的有效去除。O2和CF4對需去除的光刻膠表面不斷轟擊,發(fā)生化學反應后分解為氣體,達到去膠的目的。242982429824298