Фоторезист СУ-8 - Википедия - SU-8 photoresist

«Су-8» перенаправляется сюда. Для самолета см. Сухой Су-8.
Молекула SU-8

СУ-8 обычно используется эпоксидная смола на основе отрицательного фоторезист. Отрицательный относится к фоторезисту, в котором части, подвергнутые УФ-излучению, становятся сшитыми, в то время как остальная часть пленки остается растворимой и может смываться во время проявления.

Как показано на структурной схеме, СУ-8 получил свое название от наличия 8 эпоксидная смола группы. Это среднее статистическое значение на часть. Именно эти эпоксидные смолы перекрестная ссылка чтобы придать окончательную структуру.

Его можно превратить в вязкий полимер это может быть закрученный или распределить по толщине от менее 1 микрометр толщиной до 300 мкм или толстопленочные сухие листы (TFDS) для ламинирования толщиной до 1 мм. Резист толщиной до 500 мкм может обрабатываться стандартными контактная литография.[1] Поглощение более 500 мкм приводит к увеличению подрезов на боковых стенках и плохому отверждению на границе раздела подложки. Его можно использовать для создания высоких соотношение сторон конструкции. Соотношение сторон (> 20) было достигнуто с формулировкой раствора[2] и (> 40) было продемонстрировано для сухого резиста.[3] Максимум поглощение это для ультрафиолетовый свет с длина волны из i-line: 365 нм (экспонировать СУ-8 с линия g ультрафиолетовый свет). Под воздействием длинных молекулярных цепей SU-8 перекрестная ссылка вызывая полимеризацию материала. Фоторезисты серии СУ-8 используют гамма-бутиролактон или же циклопентанон в качестве основного растворителя.

СУ-8 изначально разрабатывался как фоторезист для микроэлектроника промышленности, чтобы обеспечить маску с высоким разрешением для изготовления полупроводниковых устройств.

В настоящее время он в основном используется в производстве микрофлюидика (в основном через мягкая литография, но также и с другими техниками импринтинга, такими как литография наноимпринтов[4]) и микроэлектромеханические системы части. Доказано, что это биосовместимый материал [5] и часто используется в био-МЭМС для биологических приложений.[6]

Состав и обработка

СУ-8 состоит из бисфенола А Новолачный эпоксидная смола который растворяется в органический растворитель (гамма-бутиролактон ГБЛ или циклопентанон (в зависимости от рецептуры) и до 10 мас.% смешанной соли триарилсульфония / гексафторантимоната в качестве генератора световой кислоты).[7]

SU-8 поглощает свет в УФ-диапазоне, что позволяет изготавливать относительно толстые (сотни микрометров) структуры с почти вертикальными боковыми стенками. Дело в том, что сингл фотон может вызвать несколько полимеризация делает SU-8 химически усиленным резистом, который полимеризуется путем образования световой кислоты.[8] Свет, излучаемый на резист, взаимодействует с солью в растворе, образуя гексафторантимоновую кислоту, которая затем протонирует эпоксиды группы в мономерах смолы. В мономер таким образом активируются, но полимеризация не будет продолжаться до тех пор, пока температура поднимается как часть запекания после экспонирования. Именно на этой стадии эпоксидные группы в смоле сшиваются, образуя отвержденную структуру. Когда полностью вылечил высокий сшивание степень придает резисту отличные механические свойства.[9]

Обработка СУ-8 аналогична другим отрицательный сопротивляется с особым вниманием к контролю температуры на этапах выпечки. Время запекания зависит от толщины слоя СУ-8; чем толще слой, тем больше время выпекания. Во время выпечки контролируется температура, чтобы уменьшить стресс образование в толстом слое (приводящее к трещины ) как растворитель испаряется.

Мягкая выпечка - самый важный этап выпечки для формирования стресса. Выполняется после прядение. Его функция - удалить растворитель с резиста и сделать слой твердым. Обычно, по крайней мере, 5% растворителя остается в слое после мягкой выпечки, однако чем толще покрытие, тем труднее становится удалить растворитель, поскольку испарение растворителя через толстые слои становится все труднее с увеличением толщины покрытия. Выпекание осуществляется на программируемом горячая тарелка для уменьшения скин-эффекта из-за истощения растворителя на поверхности, создавая плотный слой, который затрудняет удаление остатка растворителя. Чтобы уменьшить напряжение, процедура обжига, как правило, представляет собой двухэтапный процесс, состоящий из выдержки при 65 ° C перед постепенным увеличением до 95 ° C и повторной выдержки в течение времени в зависимости от толщины слоя. Затем температуру медленно понижают до комнатная температура.

Когда используются сухие пленки, фоторезист ламинируют, а не наносят центрифугированием. Поскольку этот состав практически не содержит растворителей (остается менее 1% растворителя), он не требует этапа мягкого выпекания и не подвергается нагрузкам или образованию корки. Для расширенных адгезия, Почта ламинирование запекать можно. Этот этап выполняется аналогично резисту на основе раствора - то есть выдержка при 65 ° C, затем 95 ° C, время зависит от толщины пленки.

После этого этапа слой SU-8 теперь можно экспонировать. Обычно это делается через фотошаблон с инверсным рисунком, поскольку резист отрицательный. Время воздействия зависит от дозы облучения и толщины пленки. После контакт СУ-8 необходимо снова запечь для завершения полимеризации. Этот этап выпечки не так важен, как предварительная выпечка, но повышение температуры (снова до 95 ° C) должно быть медленным и контролируемым. На этом этапе резист готов к проявке.

Главный разработчик СУ-8 - 1-метокси-2-пропанола ацетат.[10] Время проявления в первую очередь зависит от толщины СУ-8.

После экспонирования и проявления его сильно сшитая структура обеспечивает высокую устойчивость к химическим веществам и радиационное повреждение - отсюда и название «сопротивляться». Отвержденный сшитый SU-8 показывает очень низкие уровни дегазация в вакуум.[11][12]Однако его очень трудно удалить, и он имеет тенденцию выделяться в неэкспонированном состоянии.[13]

Новые составы

СУ-8 серии 2000 устойчиво к использованию циклопентанон для первичного растворителя и может использоваться для создания пленок толщиной от 0,5 до 100 мкм. Этот состав может обеспечивать улучшенную адгезию к некоторым субстратам по сравнению с исходным составом.[14]

Резисты серии SU-8 3000 также используют циклопентанон в качестве основного растворителя и предназначены для формования более толстых пленок от 2 до 75 мкм за один слой.[14]

Фоторезисты низкого напряжения серии SU-8 GLM2060 состоят из эпоксидной смолы GBL и кремнеземной композиции CTE 14.[15]

SU-8 GCM3060 Серия GERSTELTEC токопроводящая SU8 с наночастицами серебра.[15]

SU-8 GMC10xx Серия GERSTELTEC окрашивает SU8 в красный, синий, зеленый, черный и другие цвета.[15]

SU-8 GMJB10XX Серия эпоксидных смол GERSTELTEC низкой вязкости для струйных принтеров.[15]

SU8 GM10XX Серия классической эпоксидной смолы GERSTELTEC.[16]

Процесс его полимеризации происходит при фотоактивации генератора фотокислоты (например, триарилсульфониевых солей) и последующем обжиге после экспонирования. Процесс полимеризации представляет собой рост катионной цепи, который происходит за счет полимеризации с раскрытием цикла эпоксидных групп.

SUEX - это толстый сухой пленочный лист (TDFS), который представляет собой состав без растворителей, наносимый путем ламинирования. Поскольку этот состав представляет собой сухой лист, он отличается высокой однородностью, отсутствием образования кромок и очень небольшим количеством отходов. Эти листы бывают различной толщины от 100 мкм до более 1 мм.[17] DJMicrolaminates также продает более тонкий ассортимент ADEX TFDS, который доступен в толщинах от 5 мкм до 75 мкм.[17]

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ «СУ-8 сопротивляется: часто задаваемые вопросы». MicroChem. Архивировано из оригинал 17 мая 2009 г.. Получено 21 июл 2011.
  2. ^ Лю Дж., Цай Б., Чжу Дж. И др. (2004). «Технологические исследования микроструктуры высокого удлинения с использованием резиста СУ-8». Микросист. Technol. 10 (4): 265–8. Дои:10.1007 / s00542-002-0242-2.
  3. ^ Johnsona DW, Goettertb J, Singhb V и др. (2012). «Сухопленочный резист SUEX - новый материал для литографии с высоким соотношением сторон» (PDF). Труды Университета штата Луизиана.
  4. ^ Гринер Дж., Ли В., Рен Дж. И др. (Февраль 2010 г.). «Быстрое и экономичное изготовление микрожидкостных реакторов из термопластичных полимеров путем сочетания фотолитографии и горячего тиснения». Лаборатория на чипе. 10 (4): 522–4. Дои:10.1039 / B918834G. PMID  20126695.
  5. ^ Матарес Б.Ф., Фейен П.Л., Фалько А., Бенфенати Ф., Лугли П., де Мелло Дж.С. (апрель 2018 г.). «Использование SU8 в качестве стабильного и биосовместимого адгезионного слоя для золотых биоэлектродов». Научные отчеты. 8 (1): 5560. Дои:10.1038 / s41598-018-21755-6. ЧВК  5882823. PMID  29615634.
  6. ^ Arscott S (октябрь 2014 г.). «СУ-8 как материал для масс-спектрометрии« лаборатория на чипе »». Лаборатория на чипе. 14 (19): 3668–89. Дои:10.1039 / C4LC00617H. PMID  25029537.
  7. ^ «НАНО СУ-8: Фоторезист отрицательного тона - рецептуры 50-100» (PDF). Microchem.com. 2011. Получено 12 июн 2019.
  8. ^ дель Кампо А, Грейнер С (2007). «СУ-8: фоторезист для высокоформатной и субмикронной 3D литографии». J. Micromech. Microeng. 17 (6): R81 – R95. Дои:10.1088 / 0960-1317 / 17/6 / R01.
  9. ^ Мартинес-Дуарте Р., Маду М. (2011). «Фолитография СУ-8 и ее влияние на микрофлюидику». В Mitra SK, Chakraborty S (ред.). Справочник по микрофлюидике и нанофлюидике: изготовление, реализация и применение (1-е изд.). Нью-Йорк: CRC Press. С. 231–268. ISBN  9781138072381.
  10. ^ «Разработчик СУ-8». Ламберс Вики (Паспорт безопасности материала). 2005. Архивировано с оригинал 11 декабря 2017 г.. Получено 12 июн 2019.
  11. ^ «Смола эпоксидная светочувствительная СУ-8». 2003. Архивировано с оригинал 30 мая 2012 г.. Получено 12 июн 2019.
  12. ^ Мелай Дж., Салм С., Вольтерс Р. и др. (2009). «Качественная и количественная характеристика дегазации СУ-8». Микроэлектронная инженерия. 86 (4–6): 761–764. Дои:10.1016 / j.mee.2008.11.008.
  13. ^ «Обработка фоторезиста СУ-8» (PDF). engineering.tufts.edu. 2007. Архивировано с оригинал (PDF) 9 ноября 2009 г.. Получено 12 июн 2019.
  14. ^ а б "SU-8 2000 Руководство по обработке перманентного эпоксидного негативного фоторезиста" (PDF). Microchem. Архивировано из оригинал (PDF) 15 апреля 2017 г.
  15. ^ а б c d «Полимер функциональный СУ-8». Gersteltec Engineering Solutions. Получено 12 июн 2019.
  16. ^ «СУ8». Gersteltec Engineering Solutions. Получено 12 июн 2019.
  17. ^ а б «СУЕКС». djmicrolaminates.com. Получено 15 февраля 2017.