软光刻：SU-8烘烤教程（适用于烘胶台）

加热SU-8模具的设备和协议

复制基于PDMS的构造首先须要制造一个SU-8主模，将作为PDMS铸造的模板。
在SU-8母版的制作过程中，常日是基于标准光刻工艺，SU-8光刻胶的薄膜必须烘烤几次，如图1所示。

图1:用于制作SU-8主模的光刻标准协议:利用的SU-8薄膜必须至少烘烤两次

事实上，适当加热的SU-8薄膜是必要的，以确保良好的模具表面性能。
这个简短的教程旨在供应一些关于设备和协议的见地，以成功地烘烤SU-8模具。

SU-8烘烤:烘箱还是烘胶台?

烘箱

对流烘箱是加热涂有SU-8的晶片的第一选择。
当一个人须要同时处理多个SU-8物品时，它可能特殊有用。
只管有这一吸引人的特点，对流烘箱也有明显的缺陷。
特殊是，很难担保大容量烘箱内的温度分布均匀。
因此，如果将几个SU-8母版晶片放入烤箱中，烘烤韶光实际上可能会根据晶片位置的不同而不同。

图2：常规实验室烤箱内非均匀温度分布的图示。
因此，放置在烤箱内的SU-8层可能须要不同的烘烤韶光

烘胶台

作为替代方案，烘胶台是快速成型的空想选择。
虽然加烘胶台的目的是一次加热一个晶片，但它们确保了全体晶片上的温度更加均匀。
事实上，热板和烤箱之间的传热条件和透风是不同的。
此外，利用热板可以显著缩短烘烤韶光。

图3：(软)烘焙韶光随SU-8层厚度的变革

选择标准

烘烤SU-8层时，烤箱和热板各有上风和局限性。
在图表[1]中总结了一份非详尽的利弊清单：

表1：用烘箱和烘胶台烘烤SU-8模具的一些标准的比较

这两个选择都是可行的，选择的成分可能只取决于清洁室中设备的可用性。
然而，烘胶台常日可以更随意马虎地实现对加热过程的精确掌握。
因此，它们彷佛更适宜于先前没有(或有限的)履历的人，以便得到良好的和可重复的结果。
同时，可以将试验和缺点的风险降至最低。
此外，SU-8光刻胶的制造商常常为烘胶台供应烘烤建议。
因此，在本教程的下一步中，我们将考虑利用烘胶台。

SU-8的烘烤：如何进行？

SU-8软烤:

SU-8层在涂到晶圆片表面后必须进行第一次加热。
第一个加热步骤对应于SU-8的软烤过程(见图1)。
SU-8可以通过两个步骤进行软烤。
为了得到更好的光刻效果，必须避免剧烈的温度变革。
空想情形下，晶圆片该当按照图4的温度分布逐渐加热:

图4:SU-8软烤的范例温度曲线

在第一步中，SU-8层的温度可以以2℃/min的速率从室温逐步提高到65℃。
然而，温度斜坡的坡度可能略有不同，这取决于利用的SU-8型号。
根据光刻胶的厚度，在65C下加热SU-8薄膜5到10分钟。
温度再次升高到2C/min，然后勾留在95C。
该当避免较高的温度，由于它们可能会激活SU-8的热交联，纵然暴露过程没有发生。
如果可以，温度就必须一贯保留在95℃。
（见表2中烘烤韶光的例子）

表2:各种SU-8型号和厚度的软烘焙次数(数据适用于烘胶台)

然后，必须让晶圆逐步冷却到室温。
空想情形下，温度可以逐步降落，类似于用于加热SU-8的剖面。
或者，烘胶台的电源可以关闭。

为了在全体过程中对温度进行精确掌握，可编程热板可用于微调温度斜坡。
对付SU-8的薄层(厚度< 100 m)，另一种选择是将两个热板分别设置在65C和95C。
晶圆可以先在65C下烘烤，然后转移到95C的热板上。

SU-8曝光后烘烤(PEB):

SU-8层必须在曝光阶段之后再次加热。
第二个加热步骤对应于SU-8曝光后烘烤过程(见图1)。
它旨在加速SU-8的聚合。
PEB遵照的步骤，实际上险些完备相同的软烘焙的第一步。
温度是一样的;只是烘焙韶光不同(见表3)。

表3:不同型号和厚度的SU-8的晒后烘烤韶光(数据适用于烘胶台)

可以把稳到，交联过程可能会在SU-8层产生显著的残余应力。
由于这种残余应力是潜在裂纹的紧张来源，最好避免在95C的PEB后对SU-8进行快速冷却(不应利用冷却源)。

SU-8硬烤:

在显影之后，SU-8母版可能会被加热第三次(见图1)，以进一步交联SU-8模具，并确保SU-8在PDMS软光刻步骤中不会被破坏。
SU-8硬烤过程中涉及的温度常日高于软烤和PEB过程。
常日情形下，SU-8胶在20-30分钟内加热温度范围从140C到200C。
但是，根据SU-8层的厚度，可能须要更长的烘烤韶光。
由于SU-8良好的机器性能，这一步仍旧是可以去做的，但常日是不必要的。

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