SU-8光刻膠等離子灰化（刻蝕）去膠及其原理介紹

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-09-14

SU-8光刻膠是一種可制備成厚膜（0.5-200um厚度）的環(huán)氧樹脂光阻劑，其組成成分有：1）粘合劑，使光刻膠具有良好的機(jī)械性能與粘附性、熱穩(wěn)定性；2）感光劑，能與光發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；3）溶劑，使光刻膠保持液體狀態(tài)；4）添加劑，使光刻膠的某些特性被改變。SU-8光刻膠被廣泛應(yīng)用于微流體器件、微光學(xué)器件、顯示器等。SU-8材料本身在物理和化學(xué)方面性質(zhì)穩(wěn)定，如抗壓強(qiáng)度、硬度、強(qiáng)度、耐酸堿性、耐腐蝕性等，可當(dāng)作器件直接使用。SU-8光刻膠具有材料屬性穩(wěn)固、化學(xué)性優(yōu)良、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，可用于x射線、電子束、紫外光等曝光成像制作高深寬比（深度與寬度的比值）、側(cè)壁垂直度高（角度接近90°）的結(jié)構(gòu)圖形，還可用作干法刻蝕的阻擋層。

對(duì)于現(xiàn)有制作工藝，未被光刻膠掩蓋的部分為曝光區(qū)域，該區(qū)域中SU-8光刻膠產(chǎn)生的自由基分子相互熱交聯(lián)形成鈍化性很強(qiáng)的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂在常規(guī)后續(xù)顯影、去膠過(guò)程中很難被去除。

工業(yè)NMP（甲基吡咯烷酮）能溶脹并去除SU-8光刻膠，但耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)。濃硫酸與雙氧水的混合溶液能去除SU-8光刻膠，但對(duì)其他結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重。高溫灰化法采用高溫灼燒去除SU-8光刻膠，該方法簡(jiǎn)單，但對(duì)金屬器件損傷嚴(yán)重。采用基于O2/CF4混合氣體的等離子體反應(yīng)刻蝕方法，有效去除了完全交聯(lián)的SU-8光刻膠。采用氣體離子化的方式來(lái)轟擊SU-8光刻膠，保證了器件的完整性。區(qū)別于強(qiáng)酸強(qiáng)堿、高溫法，該方法通過(guò)精確控制氣體流量比例，達(dá)到了不損傷電鍍金屬等集成結(jié)構(gòu)的目的。該方法適用于玻璃、金屬種子層、硅片、壓電陶瓷等各類襯底。

等離子去膠原理：

SU-8光刻膠是由C、H、O、N等元素組成的有機(jī)物。等離子去膠工藝采用的刻蝕氣體是O2/CF4混合氣體。隨著溫度的升高，被激活的氧等離子與有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞了光刻膠中較穩(wěn)定的化學(xué)成分。同時(shí)，F(xiàn)的自由基化學(xué)活性很高，在電離過(guò)程中不斷地與光刻膠中H發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成氟化氫（HF），促進(jìn)了O2與有機(jī)物反應(yīng)，生成的氣態(tài)物質(zhì)最終被清洗氣體（N2）通過(guò)抽壓方式排出。

SU-8光刻膠對(duì)工藝溫度十分敏感。溫度過(guò)低時(shí)，O2和CF4與光刻膠中化學(xué)分子的反應(yīng)不充分，不能徹底去除光刻膠；溫度過(guò)高時(shí)，光刻膠自身發(fā)生變性，無(wú)論怎么改變氣體流量、時(shí)間參數(shù)，都不能去除光刻膠。功率的改變也會(huì)影響去膠速率和去膠溫度（腔室內(nèi)溫度）。時(shí)間參數(shù)決定了能去除光刻膠的厚度范圍，時(shí)間與去除光刻膠厚度呈正線性關(guān)系。

SU-8光刻膠因具有良好的機(jī)械耐久性、聚合物水密性、介電性能、生物兼容性和抗化學(xué)腐蝕性而被廣泛用于MEMS器件、生物醫(yī)學(xué)和芯片封裝等領(lǐng)域。現(xiàn)有制作工藝中，在不損傷器件的同時(shí)完全去除和剝離SU-8光刻膠仍是一個(gè)難題。基于O2/CF4等離子刻蝕配合濕法刻蝕的去除方法，實(shí)現(xiàn)了SU-8光刻膠在硅基底、非晶無(wú)機(jī)非金屬材料、電鍍金屬等材料上的有效去除。O2和CF4對(duì)需去除的光刻膠表面不斷轟擊，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后分解為氣體，達(dá)到去膠的目的。