Fotorezyst SU-8

„Su-8” przekierowuje tutaj. Jeśli chodzi o samolot, zobacz Sukhoi Su-8 .
Cząsteczka SU-8

SU-8 to powszechnie stosowana negatywowa fotorezyst na bazie żywicy epoksydowej . Negatyw odnosi się do fotorezystu, w którym części wystawione na promieniowanie UV ulegają usieciowaniu, podczas gdy pozostała część filmu pozostaje rozpuszczalna i może zostać wypłukana podczas wywoływania.

Jak pokazano na schemacie strukturalnym, SU-8 wywodzi swoją nazwę od obecności 8 grup epoksydowych . Jest to średnia statystyczna na ugrupowanie . To właśnie te epoksydy sieciują się, dając ostateczną strukturę.

Można go przekształcić w lepki polimer , który można przędzić lub rozprowadzać na grubości w zakresie od poniżej 1 mikrometra do ponad 300 mikrometrów, lub suche arkusze grubowarstwowe (TFDS) do laminowania o grubości powyżej 1 milimetra. Rezyst o grubości do 500 µm można przetwarzać za pomocą standardowej litografii kontaktowej . Absorpcja powyżej 500 µm prowadzi do zwiększania się podcięć ścian bocznych i słabego utwardzania na styku podłoża. Może być używany do tworzenia wzorów o wysokim współczynniku proporcji Struktury. Wydłużenie (> 20) osiągnięto w przypadku preparatu w postaci roztworu, a (> 40) wykazano na podstawie suchej maski. Jego maksymalna absorpcja dotyczy światła ultrafioletowego o długości fali linii i : 365 nm (eksponowanie SU-8 światłem ultrafioletowym linii g jest niepraktyczne ). Po odsłonięciu długie łańcuchy cząsteczkowe SU-8 sieciują się, powodując polimeryzację materiału. Fotomaski z serii SU-8 wykorzystują gamma-butyrolakton lub cyklopentanon jako główny rozpuszczalnik.

SU-8 został pierwotnie opracowany jako fotomaska ​​dla przemysłu mikroelektronicznego , aby zapewnić maskę o wysokiej rozdzielczości do wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych.

Obecnie jest używany głównie do wytwarzania mikroprzepływów (głównie za pomocą miękkiej litografii , ale także z innymi technikami imprintingu, takimi jak litografia nanoimprint ) i części układów mikroelektromechanicznych . Jest to również jeden z najbardziej biokompatybilnych znanych materiałów i jest często używany w bio-MEMS do zastosowań w naukach przyrodniczych.

Skład i przetwarzanie

SU-8 składa się z żywicy epoksydowej Bisfenol A Novolac , która jest rozpuszczona w rozpuszczalniku organicznym ( gamma-butyrolakton GBL lub cyklopentanon , w zależności od preparatu) i do 10% wagowych mieszanej soli triarylosulfoniowej/heksafluoroantymonianu jako generatora fotokwasu).

SU-8 pochłania światło w zakresie UV, umożliwiając wytwarzanie stosunkowo grubych (setki mikrometrów) struktur o prawie pionowych ścianach bocznych. Fakt, że pojedynczy foton może wywołać wielokrotną polimeryzację , sprawia, że ​​SU-8 jest wzmacnianą chemicznie rezystancją, która jest polimeryzowana przez generowanie fotokwasów. Światło napromieniowane na maskę oddziałuje z solą w roztworze, tworząc kwas heksafluoroantymonowy, który następnie protonuje epoksydowe w monomerach żywicy. W ten sposób monomery , ale polimeryzacja nie będzie postępowała znacząco do czasu temperatura jest podnoszona w ramach pieczenia po ekspozycji. Na tym etapie grupy epoksydowe w żywicy sieciują się, tworząc utwardzoną strukturę. Po całkowitym utwardzeniu wysoki usieciowania nadaje rezystowi doskonałe właściwości mechaniczne.

Przetwarzanie SU-8 jest podobne do innych negatywów , ze szczególnym uwzględnieniem kontroli temperatury na etapach wypalania. Czasy pieczenia zależą od grubości warstwy SU-8; im grubsza warstwa, tym dłuższy czas pieczenia. Temperatura jest kontrolowana podczas wypalania w celu zmniejszenia naprężeń w grubej warstwie (prowadzących do pęknięć ) podczas odparowywania rozpuszczalnika .

Miękkie pieczenie jest najważniejszym etapem pieczenia dla powstawania naprężeń. Wykonywany jest po powlekaniu wirowym . Jego zadaniem jest usunięcie rozpuszczalnika z maski i utrwalenie warstwy. Zazwyczaj co najmniej 5% rozpuszczalnika pozostaje w warstwie po miękkim wypalaniu, jednak im grubsza powłoka, tym trudniej jest usunąć rozpuszczalnik, ponieważ odparowanie rozpuszczalnika przez grube warstwy staje się coraz trudniejsze wraz z grubością powłoki. Pieczenie odbywa się na programowalnej płycie grzejnej w celu zmniejszenia efektu kożuszenia spowodowanego wyczerpaniem rozpuszczalnika na powierzchni, tworząc gęstą warstwę, która utrudnia usunięcie pozostałości rozpuszczalnika. Aby zmniejszyć naprężenia, procedura wypalania jest zasadniczo procesem dwuetapowym, obejmującym utrzymywanie w temperaturze 65°C przed podwyższeniem do 95°C i ponowne utrzymywanie przez czas zależny od grubości warstwy. Następnie temperaturę powoli obniża się do temperatury pokojowej .

Gdy stosuje się suche folie, fotorezyst jest laminowany, a nie powlekany wirowo. Ponieważ ten preparat jest zasadniczo bezrozpuszczalnikowy (pozostało mniej niż 1% rozpuszczalnika), nie wymaga etapu miękkiego pieczenia i nie podlega naprężeniom ani kożuszeniu. W celu zwiększenia przyczepności można dodać wypalanie po laminowaniu . Ten krok jest przeprowadzany w podobny sposób jak w przypadku maski na bazie roztworu - tj. utrzymywanie w temperaturze 65°C, a następnie 95°C, czas zależny od grubości warstwy.

Po tym etapie warstwę SU-8 można teraz naświetlić. Zwykle odbywa się to przez fotomaskę z odwróconym wzorem, ponieważ rezystencja jest ujemna. Czas naświetlania jest funkcją dawki naświetlania i grubości błony. Po naświetleniu SU-8 należy ponownie wypalić, aby polimeryzacja dobiegła końca. Ten etap pieczenia nie jest tak krytyczny jak wstępne pieczenie, ale wzrost temperatury (ponownie do 95°C) musi być powolny i kontrolowany. W tym momencie odporność jest gotowa do rozwinięcia.

Głównym wywoływaczem SU-8 jest octan 1-metoksy-2-propanolu . Czas rozwoju jest przede wszystkim funkcją grubości SU-8.

Po naświetleniu i wywołaniu, jego wysoce usieciowana struktura zapewnia wysoką odporność na chemikalia i uszkodzenia radiacyjne - stąd nazwa "odporność". Utwardzony usieciowany SU-8 wykazuje bardzo niski poziom odgazowania w próżni . Jednak jest bardzo trudny do usunięcia i ma tendencję do odgazowywania w stanie nienaświetlonym.

Nowsze preparaty

Seria SU-8 2000 jest odporna na użycie cyklopentanonu jako podstawowego rozpuszczalnika i może być używana do tworzenia filmów o grubości od 0,5 do 100 µm. Ta formuła może oferować lepszą przyczepność na niektórych podłożach w porównaniu z oryginalną formułą.

Odporności z serii SU-8 3000 również wykorzystują cyklopentanon jako główny rozpuszczalnik i są przeznaczone do przędzenia w grubsze folie o grubości od 2 do 75 µm w jednej warstwie.

Seria SU-8 GLM2060 fotorezystu o niskim naprężeniu składa się z żywicy epoksydowej GBL i preparatu krzemionki CTE 14.

SU-8 GCM3060 Seria przewodzących SU8 firmy GERSTELTEC z nanocząstkami srebra.

SU-8 GMC10xx Seria GERSTELTEC w kolorze SU8 Red, Bleau, Green, black i inne.

SU-8 GMJB10XX Seria żywic epoksydowych o niskiej lepkości GERSTELTEC do zastosowań w drukarkach atramentowych.

Seria SU8 GM10XX klasycznej żywicy epoksydowej GERSTELTEC.

Jego proces polimeryzacji przebiega po fotoaktywacji generatora fotokwasów (np. soli triarylosulfoniowych) i późniejszym wypalaniu poekspozycyjnym. Proces polimeryzacji to wzrost łańcucha kationowego, który zachodzi poprzez polimeryzację z otwarciem pierścienia grup epoksydowych.

SUEX to gruba sucha folia w arkuszu (TDFS), która jest preparatem bezrozpuszczalnikowym nakładanym przez laminowanie. Ponieważ ta formuła jest suchym arkuszem, charakteryzuje się wysoką jednorodnością, brakiem tworzenia się ściegów krawędziowych i bardzo małą ilością odpadów. Arkusze te mają grubość od 100 µm do ponad 1 mm. DJMicrolaminates sprzedaje również cieńszy asortyment ADEX TFDS, który jest dostępny w grubościach od 5 µm do 75 µm.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SU-8_photoresist&oldid=1130165229 ”