光微影模具製程流程

首先，在光微影製程的部分，全程於應力所奈米機電系統中心的無塵室中進行，

無塵室本身提供製程所需之製程設備及高潔淨度環境，能夠擁有良好的製程品質。

然而矽晶圓本身在保存的過程中，表面會與大氣接觸產生二氧化矽的氧化層，此外 也容易受到空氣中懸浮粒子的沾黏，對於光阻在矽晶圓上的附著有極大的影響，因 此在進入黃光製程之前，會先於蝕刻室透過清洗步驟去除矽晶圓表面上細小粒子 及污染物的沾黏，並蝕刻二氧化矽氧化層，增加表面與光阻的附著性。清洗矽晶圓 步驟如下：

1. 先後分別以丙酮、異丙醇在超音波震洗機(E120H, ELMA)(圖 3-2)中震洗 5 分鐘，再以去離子水沖洗矽晶圓表面，可以在不破壞表面結構的條件下有效 去除表面微粒。

圖 3-2 超音波震洗機(E120H, ELMA)

2. 將矽晶圓浸泡在硫酸雙氧水(硫酸與雙氧水體積比 3:1)10 分鐘，此步驟主要 是依硫酸雙氧水強氧化性和脫水性來破壞有機物的碳氫鍵結，達到去除有 機不純物的效果。

3. 以去離子水沖洗殘餘在矽晶圓上之硫酸雙氧水溶液。

4. 由於矽晶圓在強酸或高溫下會加速表面氧化層的增長，會減少光阻對晶圓 表面的黏附力，因此必須透過二氧化矽蝕刻液(buffered oxide etch, BOE)去除 表面氧化層，並將表面變為疏水性，浸泡時間為 1 分鐘。

光阻能夠均勻分佈在矽晶圓表面；第二階 1500rpm，時間 15 秒，此階的目 的是為了讓光阻在穩定的加速度下降低厚度；第三階 3500rpm，時間 40 秒，

此 階 段 為 控 制 最 終 光 阻 薄 膜 厚 度 最 重 要 的 階 段 。 各 階 段 加 速 度 均 為 100rpm/sec。

圖 3-3 旋轉塗佈機(AGS1006T)

2. 設置完成後，開始試轉，測試矽晶圓是否在三個階段的旋轉中，皆能穩定的 固定於吸頭上。

3. 將已經過清洗後之矽晶圓以氮氣槍再次吹淨後，放置於旋轉塗佈機的真空 吸頭上，開啟真空幫浦，並滴上約 50 元硬幣面積的 SU-8 2025 光阻，接著 根據實驗步驟 1 所設置的轉速開始旋轉塗佈。

4. 將塗佈完光阻的矽晶圓放置在加熱板上進行軟烤，軟烤溫度為 95°C，時間 為 5 分鐘，目的是使光阻中的溶劑蒸發，讓光阻層從原先的黏稠液體成為較 乾燥的薄膜層，並增加光阻對晶圓表面的附著力。

5. 將軟烤後的矽晶圓降至室溫，並放置於單面對準曝光機(EVG620)(圖 3-4)中 的曝光平台上，並放上已黏上膠片光罩的光罩玻璃，開啟真空幫浦固定。接 著設定曝光參數，包含曝光時間及對位間距，曝光時間設定為 7 秒，對位間 距設定為 80μm。

圖 3-4 曝光機(EVG620)

6. 曝光後將矽晶圓放置在加熱板進行曝後烤，第一烤為 65°C，時間為 1 分鐘；

第二烤為 95°C，時間為 5 分鐘。由於在曝光時，部分未被感光劑吸收的光 能會穿透到基底，並且反射與入射光產生干涉現象，而引起駐波現象造成整 體曝光強度不一，而曝後烤能使光阻結構重新排列，減少此現象對結構的影 響程度，幫助後續顯影步驟的成功性。

7. 曝後烤後將矽晶圓放入容器中並倒入 SU-8 顯影液中進行顯影，時間約為 30 至 40 分鐘，並在過程中保持均勻搖晃，幫助細部結構的顯影效果。時間結 束後，以異丙醇將殘餘在晶圓表面之顯影液沖洗掉，再以去離子水沖洗掉異 丙醇，最後以氮氣槍吹乾。

8. 將矽晶圓放上 200°C 的加熱板進行硬烤，此步驟目的為將光阻中之溶劑量 減至最低，並消除因顯影時造成之表面應力，時間約 10 分鐘。