SU-8光刻胶起源、曝光、特性

本文介绍了SU-8光刻胶的起源、曝光过程、材料特性和加工方法。  

SU-8光刻胶具有良好的光学特性（透明），优异的生物相容性，因此被广泛的应用在MEMS领域，例如光波导、微透镜、光学阵列等光学器件，微流控芯片、微电机阵列、高通量分析生物医学器件，微型机械臂、微型传感器等微机械系统。可能有很多小伙伴都很好奇SU-8到底是什么，它凭什么可以做这么多事情，本文将带你详细了解。

一、起源

SU-8是由IBM公司开发的并拥有该项专利(美国专利号4882245)。原配方组成成分有EPON SU-8树脂(来源于 ShellChemicals)、丁内酯(GBL)溶剂和作为光敏剂的三芳基锍盐(重量比5%-10%)。由于该每个单体有8个活性基环，故起名为SU-8，也正因为其高功能度提高了加工的灵敏度。随后SU-8推出了一些其他溶剂配方，包括甲基异丁基酮(MIBK)和丙二醇醚醋酸酯(PGMEA)等。1996年，MicroChem公司(Newton,NA)为商业化的SU-8提供了生产线NANOTMXPSU-8，即随后出现的SU-8 2000和SU-8 3000生产线。这些新配方解决了原配方中遇到的一些涂覆和粘附的问题。例如，根据MicroChem，SU-8 2000是用环戊酮(CHO)溶剂制定的，提供了良好的涂层和粘附性能。

图 SU-8分子结构 二、曝光过程

在紫外光照射下，三芳基碘盐光敏剂被激活，释放活性碘离子。这些活性碘离子与SU-8光刻胶中的丙烯酸酯单体反应，引发单体之间的交联反应，导致SU-8光刻胶在曝光区域形成凝胶化的图案。

三、材料特性

SU-8是一种负性、抗近紫外线和热固性的聚合物。其高固体含量（重量比72%-85%）使得通过单次旋涂结构厚度即可达几百微米，经多次旋涂甚至可达几毫米。在365nm的近紫外光谱中，吸光度约为46%，可用于制备侧壁基本无倾斜的结构。此外，由于其树脂芳香族的性质及高度交联，SU-8具有出色的热和化学稳定性、高机械强度，可用于平坦化的化学机械抛光。

四、加工方法

1、光刻：制备掩膜版、旋涂光刻胶，采用常规365nm的波长曝光。可通过添加抗反射涂层到衬底上减少不必要的反射，以实现更准确的特征尺寸控制，同样地，SU-8也可以通过结合紫外线光刻技术和立体光刻技术，实现SU-8三维结构的制造。

2、去除：可采用热NMP、硫酸/过氧化氢或专门的去除剂（如NANOTM Remover PG）等去除。

3、释放：通过薄牺牲层（如铝、钛、铜）控制SU-8的释放。

4、键合：SU-8可用作粘合剂，将个别样品、芯片和圆片键合在一起，也可与环氧树脂、PMMA、BCB光刻胶等实现键合。

5、转移：将释放下来的 SU-8微结构进行转印。

6、刻蚀掩膜：具有出色的耐化学性，耐氢氟酸和等离子体刻蚀。

审核编辑：黄飞