Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с СУ-8 )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Су-8» перенаправляется сюда. О самолете см. Сухой Су-8 .
Молекула SU-8

СУ-8 - широко используемый отрицательный фоторезист на основе эпоксидной смолы . Отрицательный относится к фоторезисту, в котором части, подвергнутые УФ-облучению, становятся сшитыми, в то время как остальная часть пленки остается растворимой и может быть смыта во время проявки.

Как показано на структурной схеме, SU-8 получил свое название от наличия 8 эпоксидных групп. Это среднее статистическое значение для группы . Именно эти эпоксидные смолы образуют поперечные сшивки, создавая окончательную структуру.

Он может быть превращен в вязкий полимер, который можно формовать или распределять по толщине от менее 1 микрометра до более 300 микрометров, или толстопленочные сухие листы (TFDS) для ламинирования толщиной до 1 миллиметра. Резист размером до 500 мкм может обрабатываться стандартной контактной литографией . [1] Поглощение свыше 500 мкм приводит к увеличению поднутрений на боковых стенках и плохому отверждению на границе раздела подложки. Его можно использовать для построения структур с высоким соотношением сторон . Соотношение сторон (> 20) было достигнуто для состава раствора [2], а (> 40) было продемонстрировано для сухого резиста. [3] Его максимумпоглощения для ультрафиолетового света с длиной волны от я-линии : 365 нм (это не практично , чтобы выставить SU-8 с г-линии ультрафиолетового света). Под воздействием воздействия длинные молекулярные цепи SU-8 сшиваются, вызывая полимеризацию материала. В фоторезистах серии SU-8 в качестве основного растворителя используется гамма-бутиролактон или циклопентанон .

SU-8 был первоначально разработан как фоторезист для промышленности микроэлектроники , чтобы обеспечить маску с высоким разрешением для изготовления полупроводниковых устройств.

В настоящее время он в основном используется в производстве микрофлюидических материалов (в основном с помощью мягкой литографии , но также и с другими методами импринтинга, такими как литография наноимпринт [4] ) и деталей микроэлектромеханических систем . Доказано, что это биосовместимый материал [5], и он часто используется в био-МЭМС для медико- биологических приложений. [6]

Состав и обработка [ править ]

SU-8 состоит из эпоксидной смолы на основе бисфенола A и новолака , растворенной в органическом растворителе ( гамма-бутиролактон GBL или циклопентанон , в зависимости от состава), и до 10 мас.% Смешанной соли триарилсульфония / гексафторантимоната в качестве генератора световой кислоты. [7]

SU-8 поглощает свет в УФ-диапазоне, что позволяет изготавливать относительно толстые (сотни микрометров) структуры с почти вертикальными боковыми стенками. Тот факт, что один фотон может запускать множественную полимеризацию, делает SU-8 химически усиленным резистом, который полимеризуется путем образования фотокислоты. [8] Свет, излучаемый на резист, взаимодействует с солью в растворе, образуя гексафторантимоновую кислоту, которая затем протонирует эпоксидные группы в мономерах смолы. Таким образом, мономер активируется, но полимеризация не будет продолжаться до тех пор, пока температура не достигнетподнимается как часть запекания после экспонирования. Именно на этой стадии эпоксидные группы в смоле сшиваются, образуя отвержденную структуру. После полного отверждения высокая степень сшивки придает резисту отличные механические свойства. [9]

Обработка SU-8 аналогична обработке других негативных резистов с особым вниманием к контролю температуры на этапах выпечки. Время запекания зависит от толщины слоя СУ-8; чем толще слой, тем дольше будет время выпекания. Температура регулируется во время обжига, чтобы уменьшить образование напряжений в толстом слое (приводящих к трещинам ) по мере испарения растворителя .

Мягкая выпечка - самый важный этап выпечки для формирования напряжения. Выполняется после нанесения центрифугированием . Его функция - удалить растворитель с резиста и сделать слой твердым. Обычно, по крайней мере, 5% растворителя остается в слое после мягкой выпечки, однако чем толще покрытие, тем труднее становится удалить растворитель, поскольку испарение растворителя через толстые слои становится все труднее с увеличением толщины покрытия. Выпекание осуществляется на программируемой конфорке.для уменьшения скин-эффекта истощения растворителя на поверхности, создавая плотный слой, который затрудняет удаление остатка растворителя. Чтобы уменьшить напряжение, процедура обжига, как правило, представляет собой двухэтапный процесс, состоящий из выдержки при 65 ° C перед постепенным увеличением до 95 ° C и повторной выдержки в течение времени в зависимости от толщины слоя. Затем температуру медленно понижают до комнатной .

Когда используются сухие пленки, фоторезист ламинируют, а не наносят центрифугированием. Поскольку этот состав практически не содержит растворителей (остается менее 1% растворителя), он не требует этапа мягкого выпекания и не подвергается нагрузкам или образованию корки. Для улучшения адгезии можно добавить запекание после ламинирования . Этот этап выполняется аналогично резисту на основе раствора - то есть выдержка при 65 ° C, затем 95 ° C, время зависит от толщины пленки.

После этого этапа слой SU-8 теперь можно экспонировать. Обычно это делается через фотошаблон с инверсным рисунком, так как резист отрицательный. Время воздействия зависит от дозы облучения и толщины пленки. После экспонирования СУ-8 необходимо снова запечь для завершения полимеризации. Этот этап выпечки не так важен, как предварительная выпечка, но повышение температуры (снова до 95 ° C) должно быть медленным и контролируемым. На этом этапе резист готов к проявке.

Основным проявителем СУ-8 является ацетат 1-метокси-2-пропанола . [10] Время проявления в первую очередь зависит от толщины СУ-8.

После экспонирования и проявления его сильно сшитая структура обеспечивает высокую устойчивость к химическим веществам и радиационным повреждениям - отсюда и название «сопротивляться». Отвержденный сшитый SU-8 показывает очень низкий уровень дегазации в вакууме . [11] [12] Однако его очень трудно удалить, и он имеет тенденцию выделять газ в неэкспонированном состоянии. [13]

Новые формулировки [ править ]

Резисты серии SU-8 2000 используют циклопентанон в качестве основного растворителя и могут использоваться для создания пленок толщиной от 0,5 до 100 мкм. Этот состав может обеспечивать улучшенную адгезию к некоторым субстратам по сравнению с исходным составом. [14]

Резисты серии SU-8 3000 также используют циклопентанон в качестве основного растворителя и предназначены для формования более толстых пленок от 2 до 75 мкм за один слой. [14]

Фоторезисты низкого напряжения серии SU-8 GLM2060 состоят из эпоксидной смолы GBL и кремнеземной композиции CTE 14. [15]

SU-8 GCM3060 Серия GERSTELTEC токопроводящая SU8 с наночастицами серебра. [15]

SU-8 GMC10xx Серия GERSTELTEC окрашивает SU8 в красный, синий, зеленый, черный и другие цвета. [15]

SU-8 GMJB10XX Серия эпоксидных смол низкой вязкости GERSTELTEC для струйных принтеров. [15]

SU8 GM10XX Серия классической эпоксидной смолы GERSTELTEC. [16]

Процесс его полимеризации происходит после фотоактивации генератора фотокислоты (например, триарилсульфониевых солей) и последующего обжига после экспонирования. Процесс полимеризации представляет собой рост катионной цепи, который происходит за счет полимеризации с раскрытием цикла эпоксидных групп.

SUEX - это толстый сухой пленочный лист (TDFS), который представляет собой состав без растворителя, наносимый путем ламинирования. Поскольку этот состав представляет собой сухой лист, он отличается высокой однородностью, отсутствием образования кромок [17] и очень небольшим количеством отходов. Эти листы бывают различной толщины от 100 мкм до более 1 мм. [18] DJMicrolaminates также продает более тонкий ассортимент ADEX TFDS, который доступен в толщинах от 5 мкм до 75 мкм. [18]

Внешние ссылки [ править ]

  • SU-8: Толстый фоторезист для МЭМС Веб-страница с большим количеством данных о материалах и технологических приемов.
  • http://www.gersteltec.ch/
  • Технический паспорт Microchem
  • Информация о SU 8 Содержит информацию о том, как использовать SU 8 для создания желаемой толщины.
  • Калькулятор скорости отжима SU-8 Выбирает тип SU-8 и рассчитывает число оборотов в минуту для заданной толщины.
  • Поставщики: решение на основе СУ-8 можно получить от Microchem или Gersteltec ; сухие листы SUEX получены от DJ Microlaminates , ранее известного как DJ Devcorp.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "SU-8 Resists: FAQs" . MicroChem. Архивировано из оригинального 17 мая 2009 года . Проверено 21 июл 2011 .
  2. ^ Лю Дж, Цай Б, Чжу Дж и др. (2004). «Технологические исследования микроструктуры высокого удлинения с использованием резиста СУ-8». Микросист. Technol. 10 (4): 265–8. DOI : 10.1007 / s00542-002-0242-2 .
  3. ^ Johnsona DW, Goettertb J, Singhb V и др. (2012). «Сухопленочный резист SUEX - новый материал для литографии с высоким соотношением сторон» (PDF) . Труды Университета штата Луизиана .
  4. ^ Гринер Дж., Ли В., Рен Дж. И др. (Февраль 2010 г.). «Быстрое и экономичное изготовление микрожидкостных реакторов из термопластичных полимеров путем сочетания фотолитографии и горячего тиснения». Лаборатория на чипе . 10 (4): 522–4. DOI : 10.1039 / B918834G . PMID 20126695 . 
  5. ^ Matarese BF, Feyen PL, Falco A, Benfenati F, Lugli P, deMello JC (апрель 2018). «Использование SU8 в качестве стабильного и биосовместимого адгезионного слоя для золотых биоэлектродов» . Научные отчеты . 8 (1): 5560. дои : 10.1038 / s41598-018-21755-6 . PMC 5882823 . PMID 29615634 .  
  6. ^ Arscott S (октябрь 2014). «СУ-8 как материал для масс-спектрометрии« лаборатория на чипе »». Лаборатория на чипе . 14 (19): 3668–89. DOI : 10.1039 / C4LC00617H . PMID 25029537 . 
  7. ^ "NANO SU-8: Фоторезист отрицательного тона - составы 50-100" (PDF) . Microchem.com . 2011 . Дата обращения 12 июн 2019 .
  8. ^ дель Кампо A, Greiner C (2007). «СУ-8: фоторезист для высокочастотной и субмикронной 3D литографии». J. Micromech. Microeng. 17 (6): R81 – R95. DOI : 10.1088 / 0960-1317 / 17/6 / R01 .
  9. Перейти ↑ Martinez-Duarte R, Madou M (2011). «Фолитография СУ-8 и ее влияние на микрофлюидику». В Mitra SK, Chakraborty S (ред.). Справочник по микрофлюидике и нанофлюидике: изготовление, реализация и применение (1-е изд.). Нью-Йорк: CRC Press. С. 231–268. ISBN 9781138072381.
  10. ^ "Разработчик СУ-8" . Lambers Wiki (Паспорт безопасности материала). 2005. Архивировано из оригинала 11 декабря 2017 года . Дата обращения 12 июн 2019 .
  11. ^ "Светочувствительная эпоксидная смола СУ-8" . 2003. Архивировано из оригинального 30 мая 2012 года . Дата обращения 12 июн 2019 .
  12. ^ Melai J, Salm C, Wolters R и др. (2009). «Качественная и количественная характеристика дегазации СУ-8». Микроэлектронная инженерия . 86 (4–6): 761–764. DOI : 10.1016 / j.mee.2008.11.008 .
  13. ^ "Обработка фоторезиста СУ-8" (PDF) . engineering.tufts.edu . 2007. Архивировано из оригинального (PDF) 9 ноября 2009 года . Дата обращения 12 июн 2019 .
  14. ^ a b "Руководство по обработке перманентного эпоксидного негативного фоторезиста SU-8 2000" (PDF) . Microchem. Архивировано из оригинального (PDF) 15 апреля 2017 года.
  15. ^ a b c d "Функциональный полимер СУ-8" . Gersteltec Engineering Solutions . Дата обращения 12 июн 2019 .
  16. ^ "SU8" . Gersteltec Engineering Solutions . Дата обращения 12 июн 2019 .
  17. ^ С. Арскотт, «Пределы планаризации кромок валика и выравнивания поверхности в жидких пленках с центрифугированием», J. Micromech. Microeng. 30 , 025003, (2020).
  18. ^ a b "SUEX" . djmicrolaminates.com . Проверено 15 фев 2017 .