一、烘膠技術(shù)在微流控中的作用
提高光刻膠穩(wěn)定性
在微流控芯片制作過程中，光刻膠經(jīng)過顯影后，進(jìn)行烘膠（堅(jiān)膜）能使光刻膠結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。例如在后續(xù)進(jìn)行干法刻蝕、濕法刻蝕或者LIGA等工藝時(shí)，烘膠可以讓光刻膠在這些物理或化學(xué)過程中具有更好的工藝穩(wěn)定性和效果。
增強(qiáng)光刻膠與基片的粘附
烘膠有助于除去顯影后殘留于膠膜中的溶劑或水分，從而使膠膜與基片緊密粘附，防止膠層脫落。這一過程在微流控芯片的光刻工藝中是重要的一環(huán)，保障了光刻膠層在后續(xù)工序中的完整性。
二、烘膠過程中的光刻膠變化
溶劑含量變化
在厚膠工藝中，即使經(jīng)過前烘，靠近襯底附近的光刻膠仍可能包含相當(dāng)高的溶劑。而烘膠過程會進(jìn)一步減少殘留溶劑的含量。當(dāng)溫度超過140℃時(shí)，正膠膜結(jié)構(gòu)交聯(lián)，光刻膠穩(wěn)定性提高，并且隨著烘烤進(jìn)行，殘余溶劑含量進(jìn)一步降低，光刻膠結(jié)構(gòu)的彈性也隨之降低。
光引發(fā)劑變化
在正膠情況下，相當(dāng)一部分光引發(fā)劑在120℃下幾分鐘內(nèi)就會分解。雖然顯影后不需要光引發(fā)劑進(jìn)行光反應(yīng)，但在未曝光狀態(tài)下，它有助于提高光刻膠膜的堿性穩(wěn)定性以及用于隨后的濕法蝕刻步驟或在pH值為7的溶液中進(jìn)行的電鍍工藝。由于光引發(fā)劑分解降低，光刻膠膜的穩(wěn)定性甚至可能下降。
樹脂交聯(lián)變化
在正膠情況下，樹脂在130℃ - 140℃下熱交聯(lián)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，這可以顯著提高光刻膠對堿性或有機(jī)溶劑的化學(xué)穩(wěn)定性。對于負(fù)膠，烘烤可能會導(dǎo)致光刻膠交聯(lián)程度增加，特別是在負(fù)膠工藝中使用的堅(jiān)膜溫度高于其曝光后烘的溫度的情況下，如果負(fù)膠顯影后的結(jié)構(gòu)在后烘前受到泛曝光（無掩膜板曝光），交聯(lián)程度會進(jìn)一步增加，從而提高側(cè)壁的濕化學(xué)穩(wěn)定性，尤其是厚膠應(yīng)用中靠近襯底附近的光刻膠在曝光時(shí)接受的曝光劑量較弱、交聯(lián)程度較低時(shí)效果明顯。
三、烘膠技術(shù)相關(guān)的工藝要點(diǎn)
溫度控制
不同類型的光刻膠有不同的適宜烘膠溫度范圍。例如非交聯(lián)型光刻膠（正膠和圖形反轉(zhuǎn)膠）結(jié)構(gòu)在加熱后的軟化溫度大約為100°C - 130°C，而在正膠情況下，當(dāng)堅(jiān)膜溫度達(dá)到150 - 160℃時(shí)，常見的去膠液或有機(jī)溶劑的去膠能力大大降低；交聯(lián)的負(fù)阻在130 - 140℃時(shí)去膠液效果將大打折扣。因此，需要根據(jù)光刻膠的類型精確控制烘膠溫度。
避免產(chǎn)生裂紋
在烘烤過程中，光刻膠在120 - 130℃左右開始脆化。如果必須做堅(jiān)膜工藝，不能降低溫度進(jìn)行，可以通過控制降溫速度來減小裂紋的形成，例如通過隨爐子冷卻來減小裂紋的產(chǎn)生。同時(shí)，烘烤后的襯底應(yīng)小心處理，避免變形，如襯底彎曲。
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審核編輯 黃宇