SU-8 fotoresist

"Su-8" omdirigerar hit. För flygplanet, se Sukhoi Su-8 .
SU-8 molekyl

SU-8 är en vanlig epoxibaserad negativ fotoresist . Negativ hänvisar till en fotoresist varvid de delar som exponeras för UV blir tvärbundna, medan resten av filmen förblir löslig och kan tvättas bort under framkallning.

Som visas i strukturdiagrammet har SU-8 sitt namn från närvaron av 8 epoxigrupper . Detta är ett statistiskt genomsnitt per del . Det är dessa epoxier som tvärbinder för att ge den slutliga strukturen.

Det kan göras till en viskös polymer som kan spinnas eller spridas över en tjocklek som sträcker sig från under 1 mikrometer upp till över 300 mikrometer, eller Thick Film Dry Sheets (TFDS) för laminering upp till över 1 millimeter tjock. Upp till 500 µm kan resisten bearbetas med standard kontaktlitografi . Över 500 µm absorption leder till ökande sidoväggsunderskärningar och dålig härdning vid substratgränsytan. Den kan användas för att mönstra strukturer med högt bildförhållande . Ett bildförhållande på (> 20) har uppnåtts med lösningsformuleringen och (> 40) har visats från den torra resisten. Dess maximala absorption är för ultraviolett ljus med en våglängd på i-linjen : 365 nm (det är inte praktiskt att exponera SU-8 med g-line ultraviolett ljus). När de exponeras tvärbinds SU-8:s långa molekylkedjor vilket orsakar polymerisation av materialet. Fotoresister i SU-8-serien använder gamma-butyrolakton eller cyklopentanon som det primära lösningsmedlet.

SU-8 utvecklades ursprungligen som en fotoresist för mikroelektronikindustrin , för att tillhandahålla en högupplöst mask för tillverkning av halvledarenheter.

Det används nu huvudsakligen i tillverkningen av mikrofluidik (främst via mjuk litografi , men också med andra präglingstekniker som nanoimprintlitografi ) och mikroelektromekaniska systemdelar . Det är också ett av de mest biokompatibla materialen som är kända och används ofta i bio-MEMS för biovetenskapliga tillämpningar.

Sammansättning och bearbetning

SU-8 består av Bisfenol A Novolac -epoxi som är löst i ett organiskt lösningsmedel ( gamma-butyrolakton GBL eller cyklopentanon , beroende på formuleringen) och upp till 10 viktprocent av blandat triarylsulfonium/hexafluorantimonatsalt som fotosyragenerator).

SU-8 absorberar ljus i UV-området, vilket möjliggör tillverkning av relativt tjocka (hundratals mikrometer) strukturer med nästan vertikala sidoväggar. Det faktum att en enda foton kan utlösa flera polymerisationer gör SU-8 till en kemiskt förstärkt resist som polymeriseras genom fotosyragenerering. Ljuset som bestrålas på resisten interagerar med saltet i lösningen och skapar hexafluorantimonsyra som sedan protonerar epoxidgrupperna i hartsmonomererna. Monomeren aktiveras sålunda men polymerisationen kommer inte att fortgå nämnvärt förrän temperaturen höjs som en del av efterexponeringsgräddningen. Det är i detta skede som epoxigrupperna i hartset tvärbinds för att bilda den härdade strukturen. ger den höga tvärbindningsgraden resisten dess utmärkta mekaniska egenskaper.

Bearbetningen av SU-8 liknar andra negativa resister med särskild uppmärksamhet på kontroll av temperaturen i bakningsstegen. Gräddningstiderna beror på SU-8-skiktets tjocklek; ju tjockare lager, desto längre gräddningstid. Temperaturen kontrolleras under gräddningen för att minska spänningsbildningen i det tjocka lagret (som leder till sprickor ) när lösningsmedlet avdunstar.

Den mjuka bakningen är det viktigaste av bakningsstegen för stressbildning. Det utförs efter spinnbeläggning . Dess funktion är att avlägsna lösningsmedlet från resisten och göra skiktet fast. Normalt finns minst 5 % av lösningsmedlet kvar i skiktet efter den mjuka gräddningen, men ju tjockare beläggningen är, desto svårare blir det att avlägsna lösningsmedlet, eftersom förångning av lösningsmedel genom tjocka skikt blir allt svårare med beläggningens tjocklek. Bakningen utförs på en programmerbar varm platta för att minska skinneffekten av lösningsmedelsutarmning vid ytan och skapar ett tätt skikt som gör resten av lösningsmedlet svårare att avlägsna. För att minska stressen är gräddningsproceduren i allmänhet en tvåstegsprocess som består av att hålla vid 65 °C innan rampen till 95 °C och hållas igen under en tid beroende på skikttjockleken. Temperaturen sänks sedan långsamt till rumstemperatur .

När torra filmer används lamineras fotoresisten snarare än spinnbelagd. Eftersom denna formulering är väsentligen lösningsmedelsfri (mindre än 1 % lösningsmedel kvar), kräver den inte ett mjukt bakningssteg och utsätts inte för stress eller skinn. För förbättrad vidhäftning kan en efterlaminering läggas till. Detta steg utförs på liknande sätt som den lösningsbaserade resisten - dvs hållning vid 65 °C sedan 95 °C, tiden beroende på filmtjockleken.

Efter detta steg kan SU-8-skiktet nu exponeras. Vanligtvis är detta genom en fotomask med ett omvänt mönster, eftersom resisten är negativ. Exponeringstiden är en funktion av exponeringsdos och filmtjocklek. Efter exponering måste SU-8 bakas igen för att slutföra polymerisationen. Detta gräddningssteg är inte lika kritiskt som förbakningen, men temperaturhöjningen (återigen till 95 °C) måste vara långsam och kontrollerad. Vid denna tidpunkt är resisten redo att utvecklas.

Huvudutvecklaren för SU-8 är 1-metoxi-2-propanolacetat . Utvecklingstiden är i första hand en funktion av SU-8 tjocklek.

Efter exponering och utveckling ger dess starkt tvärbundna struktur den hög stabilitet mot kemikalier och strålningsskador - därav namnet "resist". Härdad tvärbunden SU-8 visar mycket låga nivåer av utgasning i vakuum . Det är dock mycket svårt att ta bort och tenderar att gasa ut i ett oexponerat tillstånd.

Nyare formuleringar

SU-8 2000-serien resist använder cyklopentanon som det primära lösningsmedlet och kan användas för att skapa filmer mellan 0,5 och 100 µm i tjocklek. Denna formulering kan erbjuda förbättrad vidhäftning på vissa substrat jämfört med den ursprungliga formuleringen.

Resister i SU-8 3000-serien använder också cyklopentanon som det primära lösningsmedlet och är designade för att snurras till tjockare filmer från 2 till 75 µm i ett enda skikt.

SU-8 GLM2060-serien av lågspänningsfotoresist består av epoxi GBL och kiseldioxidformulering CTE 14.

SU-8 GCM3060-serien av GERSTELTEC ledande SU8 med nanopartiklar av silver.

SU-8 GMC10xx-serien av GERSTELTEC färgade SU8 Röd, Bleau, Grön, svart och andra.

SU-8 GMJB10XX-serien av GERSTELTEC epoxi med låg viskositet för bläckstråleapplikationer.

SU8 GM10XX-serien av klassisk GERSTELTEC-epoxi.

Dess polymerisationsprocess fortskrider vid fotoaktivering av en fotosyragenerator (t.ex. triarylsulfoniumsalter) och efterföljande bakning efter exponering. Polymerisationsprocessen är en katjonisk kedjetillväxt, som sker genom ringöppningspolymerisation av epoxidgrupperna.

SUEX är ett tjockt torrt filmark (TDFS) som är en lösningsmedelsfri formulering som appliceras genom laminering. Eftersom denna formulering är ett torrt ark, finns det hög enhetlighet, ingen kantpärlbildning och mycket lite avfall. Dessa plåtar finns i en rad tjocklekar från 100 µm till över 1 mm. DJMicrolaminates säljer även ett tunnare sortiment, ADEX TFDS, som finns i tjocklekar från 5 µm till 75 µm.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SU-8_photoresist&oldid=1130165229 "