SU-8光刻膠是一種可制備成厚膜(0.5-200um厚度)的環(huán)氧樹(shù)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、熱穩定性;2)感光劑,能與光發(fā)生光化學(xué)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(xué)器件、顯示器等。SU-8材料本身在物理和化學(xué)方面性質(zhì)穩定,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固、化學(xué)性?xún)?yōu)良、穩定性好等特點(diǎn),可用于x射線(xiàn)、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。對于現有制作工藝,未被光刻膠掩蓋的部分為曝光區域,該區域中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(shù)脂,環(huán)氧樹(shù)脂在常規后續顯影、去膠過(guò)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(shí)過(guò)長(cháng)。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(jiǎn)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(lái)轟擊SU-8光刻膠,保證了器件的完整性。區別于強酸強堿、高溫法,該方法通過(guò)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(lèi)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(zhù)溫度的升高,被激活的氧等離子與有機物發(fā)生化學(xué)反應,破壞了光刻膠中較穩定的化學(xué)成分。同時(shí),F的自由基化學(xué)活性很高,在電離過(guò)程中不斷地與光刻膠中H發(fā)生化學(xué)反應而生成氟化氫(HF),促進(jìn)了O2與有機物反應,生成的氣態(tài)物質(zhì)最終被清洗氣體(N2)通過(guò)抽壓方式排出。
SU-8光刻膠對工藝溫度十分敏感。溫度過(guò)低時(shí),O2和CF4與光刻膠中化學(xué)分子的反應不充分,不能徹底去除光刻膠;溫度過(guò)高時(shí),光刻膠自身發(fā)生變性,無(wú)論怎么改變氣體流量、時(shí)間參數,都不能去除光刻膠。功率的改變也會(huì )影響去膠速率和去膠溫度(腔室內溫度)。時(shí)間參數決定了能去除光刻膠的厚度范圍,時(shí)間與去除光刻膠厚度呈正線(xiàn)性關(guān)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(xué)腐蝕性而被廣泛用于MEMS器件、生物醫學(xué)和芯片封裝等領(lǐng)域?,F有制作工藝中,在不損傷器件的同時(shí)完全去除和剝離SU-8光刻膠仍是一個(gè)難題?;贠2/CF4等離子刻蝕配合濕法刻蝕的去除方法,實(shí)現了SU-8光刻膠在硅基底、非晶無(wú)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(xué)反應后分解為氣體,達到去膠的目的。242982429824298