如何成功的烘烤微流控SU-8光刻膠？

在微流控PDMS芯片加工的過程中，需要使用烘膠臺(tái)或者烤膠設(shè)備對(duì)SU-8光刻膠或PDMS聚合物進(jìn)行烘烤。SU-8光刻膠的烘烤通常需要進(jìn)行2-3次。本文簡(jiǎn)要介紹SU-8光刻膠烘烤的注意事項(xiàng)。

微流控SU-8光刻膠烘烤：軟烘、后曝光烘烤和硬烘
在整個(gè)SU-8模具制備的過程中，微流控SU-8光刻膠需要烘烤2或3次，每一次烘烤都有不同的作用。
第一次光刻膠烘烤叫做軟烘，是SU-8光刻膠旋涂之后需要完成的操作。目標(biāo)是蒸發(fā)溶劑，使SU-8光刻膠更加堅(jiān)固。溶劑蒸發(fā)會(huì)稍微的改變光刻膠層（膠層）的厚度并且使SU-8光刻膠暴露在UV光下。實(shí)際上，大約7%的溶劑量就可以實(shí)現(xiàn)較好的曝光。
第二次光刻膠烘烤叫做PEB（Post Exposure Bake, 后曝光烘烤），是在UV曝光后需要完成的操作。UV曝光能夠激活SU-8光刻膠內(nèi)光敏成分的活性，但是需要能量來進(jìn)一步的促進(jìn)反應(yīng)。加熱可以帶來這種能量。
第三次光刻膠烘烤叫做硬烘，是整個(gè)SU-8模具制作過程的最后一步，但是是可選項(xiàng)。在SU-8模具制作過程的最后，SU-8光刻膠內(nèi)部還遺留有大量的強(qiáng)度應(yīng)力，這些強(qiáng)度應(yīng)力可在膠層的表面上產(chǎn)生裂紋，促使膠層分層等等，硬烘在高溫下（超過120°C）加熱SU-8光刻膠，以此來抑制這些強(qiáng)度應(yīng)力。由于硬烘的作用，膠層表面上的部分裂紋消失了，并且SU-8光刻膠變得更堅(jiān)硬了。
烘烤真的是非常重要并且會(huì)極大的影響整個(gè)加工過程的成功與否。擁有一個(gè)良好的設(shè)備是非常重要的，但是也有一些技巧可以讓您有最大機(jī)會(huì)來成功的實(shí)現(xiàn)SU-8光刻。

成功烘烤SU-8光刻膠的相關(guān)參數(shù)
晶圓/晶片位置
SU-8光刻膠烘烤的一個(gè)重要參數(shù)是整個(gè)晶圓表面加熱的均勻性。為此，您必須確保即將放置晶圓的熱板溫度是均勻的，一般來說，如果您的光刻熱板足夠大，那么熱板的中心和邊緣部位之間的溫度是有差異的，熱板中心部位的溫度是足夠均勻的，而邊緣部位會(huì)出現(xiàn)溫度梯度變化。如果熱板中心區(qū)域的寬度足夠大，那么可以把晶圓放置在熱板的中心區(qū)域，如此來獲得均勻的溫度分布。因此，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中，需要盡可能的把晶圓/晶片放置在熱板的中心位置。
熱板的清洗
小心的把您的硅片放在熱板的干凈的表面上，表面上的灰塵會(huì)改變溫度的均勻性。
平坦和水平的熱板
尤其是對(duì)于第一次烘烤——軟烘烤——SU-8光刻膠非常柔軟而且可以流動(dòng)，因此，務(wù)必要檢查并確保熱板處于水平狀態(tài)并且其是平坦的。在必要的時(shí)候，也可以使用水平儀來調(diào)整您的光刻熱板是否處于水平狀態(tài)。
使用平滑的溫度斜坡來加熱您的SU-8光刻膠
SU-8光刻膠對(duì)溫度的變化非常敏感?？焖俚臏囟茸兓瘜⒃赟U-8光刻膠內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)變，這些應(yīng)變會(huì)在膠層表面上產(chǎn)生裂縫。因此，強(qiáng)烈建議您遵循溫度斜坡曲線來慢慢的增加和降低溫度。有一個(gè)經(jīng)典的升溫和降溫的參數(shù)可供參考：升溫速率為10°C/min，降溫速率為5°C/min。
SU-8光刻膠的最高溫度
如何成功的烘烤微流控SU-8光刻膠？
SU-8光刻膠可以燃燒，所以，要小心不要把基板的溫度加熱太高。曝光后的SU-8和隨后的交聯(lián)反應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度為200°C，聚合物在溫度超過380°C后會(huì)被破壞掉，因此，務(wù)必要小心，不要超過SU-8光刻膠可能受的最高溫度。

審核編輯 黃宇