製作厚度 100μm SU-8 光阻製程

3.3 製作厚度 100μm SU-8 光阻製程

依照 MICRO〃CHEM 建議的製作流程為（a）前置作業，（b）塗佈，（c）洗邊，

（d）軟烤，（e）曝光，（f）曝後烤，（g）顯影。每個步驟之說明如下：

3.3.1 前置作業

首先將玻璃試片清潔，目的在去除有機物及微粒，使用化學藥劑為硫酸＋雙氧 水。HMDS 可以使增加光阻的附著性，將試片放在鐵盤內，試片周圍滴數滴的 HMDS，

蓋上鋁箔紙封好，然後放在加熱板上加熱以蒸發方式將 HMDS 塗在試片上。

處理流程：（a）H2SO4 + H2O2 (3:1) 10 min，（b）清洗：DI water ，3 min，（c）

去水烘烤：120 ℃，10 min，（d）HMDS：120℃，5 min 。

3.3.2 光阻塗佈轉速

光阻注入量 1 ml/inch diameter

以光阻厚度為 100μ m 為例，選用 SU-8 2075，由 MICRO•CHEM[15]提供的 轉速資料第一次轉速 500 rpm、5 ~ 10 sec、加速度 100 rpm/sec，第二次轉速依 SU-8 編號及厚度曲線決定所需要的轉速，時間為 30 sec、加速度 300 rpm/sec。由 SU-8 2075 的曲線中可以決定轉速在 2200 rpm，如圖 28。

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圖 28 塗佈厚度與轉速曲線圖[15]

使用 RC-8 塗佈機以 2200 rpm 旋轉塗佈厚度在 120μ m，測試從 1900 rpm 至 2700 rpm 的塗佈厚度如圖 29。結果塗佈厚度比 SU-8 2075 data sheet 的值略高。在 2500 rpm 時接近塗佈厚度 100μ m。

圖 29 轉速與塗佈厚度曲線

3.3.3 洗邊

旋轉塗佈完成後需要立即洗邊，避免光阻汙染其他設備，使用的化學品為丙酮，

轉速設定 500 rpm，25 sec。

在塗佈厚度測試時發現其厚度的均勻度差異很大，如圖 30。觀察在旋轉塗佈的 第 2 段轉速後其光阻的表面很平整，但是洗邊後光阻表面出現同心圓的凹击狀，推

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測其原因為洗邊時的旋轉造成光阻再次流動而破壞厚度的均勻度。經過測試在軟烤 後使光阻凝固後，不會受到洗邊時旋轉的擾動而破壞光阻表面的均勻度，然後再洗 邊即可得到較佳的均勻度，如圖 31。

圖 30 旋轉塗佈後先洗邊再軟烤之厚度均勻曲線

圖 31 旋轉塗佈後先軟烤再洗邊之厚度均勻曲線

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3.3.4 軟烤之溫度及時間

軟烤的目的是將光阻內的有機溶劑蒸發使光阻凝固。塗佈好的光阻試片必須放 在加熱板上，有機溶劑從光阻內部蒸發，使光阻由液態經過軟烤後成為固態。實驗 過程中發現塗佈好的光阻試片必須均勻受熱，光阻同時受熱可以維持原狀，若光阻 受熱不均勻會扭曲變形。軟烤時間以測試厚度 100μ m 時之軟烤時間以內插法算出 需 5 min @65℃，16 min@95℃，如表 2。

表 2 軟烤溫度及時間[15]

由上述時間的軟烤後以接觸式曝光時部分未凝固的光阻會有被壓平的痕跡，甚 至黏在光罩上。經過試驗在 30 分鐘方可以使光阻不沾黏在光罩上，可以使用晶片夾 在光阻表面上碰觸，沒有凹陷則表示光阻已經凝固。

3.3.5 SU-8 厚度與曝光能量值

負型光阻在感光後形成交鏈，使感光後的光阻結構加強而不會溶於顯影劑。曝 光機使用的光源為波長 365 nm 的紫外光。目標厚度 100μ m，以內插法算出需要的 能量值為 230 mJ/cm²，如表 3。

表 3 曝光厚度與能量值[15]

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基板曝光劑量表建議玻璃基板需要的曝光劑量為 230 mJ/cm² × 1.5 ＝ 345 mJ/cm²，如表 4。

表 4 基板曝光劑量[15]

3.3.6 曝後烤

曝後烤的目的在使光阻內殘留的有機溶劑降到最低，使光阻形成更穩定的結構。

測試厚度 100μ m 時需 3.8 min @65℃，9.2 min@95℃，如表 5。

表 5 曝後烤溫度及時間[15]

3.3.7 顯影及定影

顯影的目的是去除未感光的光阻。使用的顯影液為 SU-8 Developer。顯影時間 以測試厚度 100μ m 時軟烤時間以內插法算出需 9 min，如表 6。

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