[发明专利]一种用紫外光刻法制造的环氧基光刻胶的悬浮微结构的细微加工方法

说明书

一种用紫外光刻法制造的环氧基光刻胶的悬浮微结构的细微加工方法，所述处理方法包括如下步骤：S1、将SU‑8光刻胶分配在Si/SiO₂基板上，并在旋涂机上进行涂覆；S2、通过在旋转晶片的边缘分配丙二醇甲醚乙酸酯，去除边缘珠；S3、将晶圆置于室温下的可编程加热板上进行低温烘烤；S4、第一次紫外线曝光；S5、将mr‑DWL 40光刻胶旋涂在SU‑8上，完成后进行软烘烤；S6、第二次紫外线曝光，曝光后烘烤、显影、冲洗并干燥。该用紫外光刻法制造的环氧基光刻胶的悬浮微结构的细微加工方法，利用两种不同光刻胶（SU‑8和mr‑DWL）的组合来制造具有精确横向和纵向分辨率的悬浮层。

技术领域

本发明涉及光刻胶加工技术领域，特别涉及用紫外光刻法制造的环氧基光刻胶的悬浮微结构的细微加工方法。

背景技术

环氧树脂基光刻胶SU-8已被广泛用于微加工3D微结构，适用于各种应用，例如组织工程、微机电系统和微流体。此外，SU-8也是制造热解碳电极的最常见聚合物模板。由于对350nm以上的紫外波长的吸收率低，该抗蚀剂允许使用标准紫外光刻法制造具有高机械和化学稳定性的高纵横比微结构。但同时，低的紫外吸收使得通过SU-8光刻的后续步骤制造悬垂或悬挂特征成为难题。过去已经提出了不同的制造工艺来制造悬浮的3D SU-8微结构，诸如射线、电子束和双光子光刻等方法，但这些技术的生产能力较低，成为限制技术的因素。最常见的方法包括在要悬浮的结构和基板之间添加聚合停止层，或者在图案化模板顶部层压聚合物箔，然后对箔进行图案化。但随着结构变得多层（即更多3D），这些制造过程的复杂性增加。另一种方法包括用纳米粒子如Fe₂O₃掺杂SU-8或调整光引发剂浓度以控制悬浮层的厚度，但此种方法需要额外的制备步骤，且悬浮的宏观结构并没有达到微米或亚微米分辨率。另外，在365nm波长下部分曝光来制造悬浮的SU-8层的方法，其限制因素是加工窗口过窄，且烘烤温度、湿度和暴露剂量等参数的微小变化会导致裂纹、悬浮层厚度的不稳定、尺寸小于10μm形状的不稳定。为此，我们提出一种优化方法，来制造具有精确横向和纵向分辨率的悬浮层。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用紫外光刻法制造的环氧基光刻胶的悬浮微结构的细微加工方法，可以有效解决背景技术中的问题。

一种用紫外光刻法制造的环氧基光刻胶的悬浮微结构的细微加工方法，所述处理方法包括如下步骤：

S1、将SU-8光刻胶分配在Si/SiO₂基板上，并在旋涂机上进行涂覆；

S2、通过在旋转晶片的边缘分配丙二醇甲醚乙酸酯，去除边缘珠；

S3、将晶圆置于室温下的可编程加热板上进行低温烘烤；

S4、第一次紫外线曝光；

S5、将mr-DWL 40光刻胶旋涂在SU-8上，完成后进行软烘烤；

S6、第二次紫外线曝光，曝光后烘烤、显影、冲洗并干燥。

进一步，所述步骤S1中包括：

① 将4～6ml的SU-8光刻胶手动分配在4英寸Si/SiO₂基板上；

② 涂覆方式为：先在700rpm下以100rpm/s加速度进行30～40秒的铺展循环，然后在1600rpm下以100rpm/s加速度进行减薄循环55～65秒。

进一步，所述步骤S2包括：旋转速度为300rpm，时间为30～40秒。

进一步，所述步骤S3中包括：以2°C/min升温至50°C，然后在50°C下软烘烤5小时，自然冷却2小时。

进一步，所述步骤S4中包括：

① SU-8层在配备汞灯和长通滤光片的对准器上通过紫外线曝光图案化；

② 在365nm处以7mW/cm²的恒定强度通过掩模，掩模包括具有各种柱直径(d=10～50μm)和不同间距(a=25～250μm)的微柱阵列设计；