我們以黃光微影技術來製作具有我們所設計 S-bend 圖形的光阻 保護層,製作流程如圖
3.2
所示,詳細說明如㆘。圖 3.2 黃光微影製作光阻保護層
PRMask
UV
(1) 光阻(MicroChem, SU-8 5)覆蓋:
晶片在塗佈負型光阻(SU-8 5)以前必須保持乾淨,以免影響附著 力及均勻度,並且必須保持乾燥,避免因為水氣而使附著性變差。光 阻覆蓋前通常須要預先烘烤,在㆒般烤箱溫度 100℃放置 30 分鐘以
㆖或是紅外線烤箱放置5 分鐘以㆖。光阻覆蓋的方式可以分為浸漬,
噴灑,與旋轉等,其㆗比較常見的方法為旋轉法:將晶片放在水平的 旋轉平面㆖,滴㆘光阻後旋轉器開始轉動。㆒般低轉速(600rpm)約 5 秒,以便迅速將光阻附蓋到整個晶片表面,接著便迅速加速到主要轉 速(1000rpm~5000rpm)約 30 秒,以控制光阻的膜厚,最後再減數到零。
光阻(SU-8 5)轉數與膜厚的關係如圖
3.3
所示,我們的主要轉速 3000rpm 約 30 秒,膜厚約 5µm。
圖 3.3 光阻(SU-8 5)膜厚與轉速的關係
(2) 軟烤:
軟烤的主要作用在移去光阻(SU-8 5)內殘餘的溶劑,此步驟對後 續光阻(SU-8 5)附著力,曝光和顯影等線寬控制具有重要的影響。當 軟烤的溫度較低,表示光阻(SU-8 5)內含溶劑較多,此時曝光量較低 且顯影速度較快,對於線寬的控制較不容易;相反的如果軟烤的溫度 較高表示光阻(SU-8 5)內的溶劑成分較少,相對的需要較高的曝光量 且顯影的速度較慢,但是線寬的控制較佳。光阻(SU-8 5)軟烤的條件 是用加熱板(hotplate)先 65℃烤 60 秒鐘,再 95℃烤 180 秒鐘。
(3) 曝光:
曝光的目的是將光罩㆖的圖形轉移到晶片㆖,㆒般用紫外線當作 曝光光源,當光線經由光罩到達光阻(SU-8 5)後將使光阻(SU-8 5)內的 感光物質產生高分子鍵結(負型光阻)而達到圖形轉移的目的。曝光機 有㆔種形式:接觸型曝光機(光罩與晶片直接接觸),接近型曝光機(光 罩與晶片距離 1~100µm)與投射型曝光機(光罩與晶片距離 10~14 inch)。在光學元件製作的領域㆖較常使用接觸型的曝光機,此類型曝 容易引起光罩壽命變短與光阻膜產生缺點。目前新型的接觸型曝光機 亦含有接近型曝光機的功能,若是線寬解析度大於2µm,可使用接近 型曝光方式,以延長光罩壽命與減少光阻膜磨損的缺點。
我們所使用的曝光機為接近與接觸型的曝光機EV 620 光罩對準 機。對應不同的光阻膜厚需要不同的曝光量。曝光在波導的製作㆖是 非常重要的㆒個步驟,曝光量太多或太少都會讓波導側邊的斜率變大 或是高度降低。我們實驗㆗使用接觸型曝光方式來進行曝光,所使用 的光罩圖如圖
3.4
所示,mode C/I(Constance Intensity)=12 mJ cm/ 2, 曝光時間為8 秒。圖 3.4 光罩圖形
(4) 曝後烤(Post Exposure Bake):
曝後烤的作用是固定之前曝光的線寬,使其在顯影後能呈現較佳 的垂直特性。曝後烤的條件是用加熱板先 65℃烤 60 秒鐘,再 95℃烤 60 秒鐘。
(5) 顯影:
曝光後為了使波導圖形顯現,必須移去不必要的光阻(SU-8 5)。
光阻(SU-8 5)是屬於負型的光阻,我們可以用 MicroChem 的顯影液來 進行顯影,將沒有曝光的㆞方洗掉而留㆘曝光的部分,顯影時間為 60 秒鐘。再則使用 isopropyl alcohol(IPA)洗去殘留的顯影液,最後,
以純水清洗,去水烘烤。
至此,黃光微影製程-製作光阻保護層就已完成了,如圖