CN105045050A - 一种光刻胶模具的制备工艺 - Google Patents

一种光刻胶模具的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光刻胶模具的制备工艺。其中匀胶方法包括：将光刻胶滴加到光纤面板中心；将光纤面板从静止加速到600rpm/min；加速到1800？rpm/min；加速度加速到2000？rpm/min；加速到2200？rpm/min；降速到800？rpm/min；逐步降速，终止甩胶。光刻胶模具的制备方法包括：匀胶、前烘、曝光、后烘、降温、显影和坚膜。本发明制得的光刻胶模具降低了相邻微反应池阵列之间的光学串扰，有效解决了测序反应中由此导致的信号误读问题。

Description

一种光刻胶模具的制备工艺
技术领域
本发明属于光纤加工技术领域，具体涉及一种光刻胶模具的制备工艺。
背景技术
光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。光刻胶应该具有比较小的表面张力，使光刻胶具有良好的流动性和覆盖。SU8材料是1995年由IBM公司开发出来的负性环氧光刻胶，具有很高的紫外光敏特性，在制作塑性机械结构、微流体器件、微通道结构等MEMS方面获得了广泛的应用。SU8是由双酚A型环氧树脂溶解于γ-丁内酯而形成的有机聚合胶体，阴平郡一个分子中汉以后8个环氧树脂得名。SU8焦磷过程主要分为两步：（1）SU8中的光引发剂吸收光子，发生化学反应生成酸性催化剂；（2）酸性催化剂在热能的辅助作用下催化分子间环氧基反应，形成致密交联网络。
SU8胶光刻技术是一种精密的微细加工技术，主要由涂胶、曝光、显影等步骤组成。涂胶后光刻胶膜的厚度、均匀性及与基片的粘附性直接关系到后继加工的质量。SU8加工工艺简单，重复性好，生物兼容性好，易在硅、玻璃、陶瓷等衬底上形成阵列结构，并且SU8包括丰富的环氧基，化学性质活泼反应型强，可在温和调价下与多种基团发生亲核开环反应，可在不影响生物活性的条件下与多种生物分子共价结合，能够有效的增加官能团效率。传统的芯片材料曝光均匀性差，SU8的曝光均匀性好，可制作高深宽比结构，并可以通过化学修饰形成超疏水表面，减小使用过程中的摩擦力，增强其磨损耐用性，具有良好的机械性能、较低的杨氏模量和较好的金属层粘附性。
相对于传统的硅材料，SU8的杨氏模量较低，实现了高灵敏生物监测。SU8微悬臂梁在一定pH溶液中性质稳定，适合多种样品检测，可以进行DNA、蛋白质、抗原等生物探针分子的检测。但是SU8制作过程的胶边以及应力等问题极大地影响了其工艺重复性以及成品率。现有技术中的反应池之间的光学隔离度小，相邻微反应池之间的光学串扰明显，在测序反应中，会由此导致信号误读问题。普通匀胶过程得到的SU8薄膜存在胶边,并且其终止过程的加速度对SU8薄膜产生较大扭力，造成了中心漩涡，严重的影响SU8薄膜厚度的均一性。所以，急需新方法以上解决。
发明内容
本发明的一个目的是一种光刻胶的匀胶方法，包括以下步骤：
1）将光刻胶滴加到光纤面板中心；
2）将光纤面板以恒定加速度从静止加速到600rpm/min，持续25-30s；
3）以恒定加速度加速到1800rpm/min，持续13-15s；
4）以恒定加速度加速到2000rpm/min，持续35-40s
5）以恒定加速度加速到2200rpm/min，持续30-40s；
6）以恒定减速度降速到800rpm/min，持续15s；
7）逐步降速，终止甩胶。
所述步骤②加速到600rpm/min的加速度为500-600rpm/min2；步骤③加速到1800rpm/min的加速度为4000rpm/min2；步骤④和⑤的加速度为1000-3000rpm/min2；步骤⑥的减速度为300rpm/min2。
一种光刻胶模具的制备方法，包括以下步骤：
（1）匀胶；
（2）前烘：将悬涂有SU8薄膜的光纤面板放置在热板上前烘；
（3）曝光：采用紫外光曝光；
（4）后烘：将曝光后的光纤面板放置在热板上后烘；
（5）降温：放入氦气柜中降至室温；
（6）显影：使用显影液显影；
（7）坚膜：放入烘箱中进行坚膜处理。
所述前烘分为两个阶段：第一阶段为60℃，7-8min，第二阶段为90℃，8-10min。
所述紫外光为365nm，曝光剂量为155mJ/cm2，曝光时间为6min。
所述后烘分为两个阶段：第一阶段为70℃，40-50s，第二阶段为90℃，7-8min。
所述降温放入氦气柜中。
所述显影液使用MF-321，显影4min。
所述坚膜为放入烘箱中，温度为80℃，持续1-1.5h。
本发明可应用于制备测序芯片，并通过在SU8阵列式微反应池侧壁上选择性蒸镀光学薄膜，采用的光纤面板具有传输效率高、耦合损失小的特点。有效提高了微反应池之间的光学隔离度，降低了相邻微反应池阵列之间的光学串扰，有效解决了测序反应中由此导致的信号误读问题。同时，提高了工艺重复率以及成品率。本申请中匀胶方法中加速度和速度的设定，能够改进SU8薄膜的均匀性。
具体实施方式
实施例1
（1）匀胶；
1）将光刻胶滴加到光纤面板中心；
2）将光纤面板以加速度600rpm/min2从静止加速到600rpm/min，持续30s；
3）以加速度4000rpm/min2加速到1800rpm/min，持续13s；
4）以加速度1500rpm/min2加速到2000rpm/min，持续38s；
5）以加速度1500rpm/min2加速到2200rpm/min，持续30s；
6）以减速度300rpm/min2降速到800rpm/min，持续15s；
7）逐步降速，终止甩胶；
（2）前烘：将悬涂有SU8薄膜的光纤面板放置在热板上前烘，第一阶段为60℃，7min，第二阶段为90℃，8min；
（3）曝光：采用365nm紫外光曝光，曝光剂量为155mJ/cm2，曝光时间为6min；
（4）后烘：将曝光后的光纤面板放置在热板上后烘，第一阶段为70℃，44s，第二阶段为90℃，7.5min；
（5）降温：放入氦气柜中降至室温；
（6）显影：使用MF-321显影4min；
（7）坚膜：放入烘箱中进行坚膜处理，温度为80℃，持续1h。
实施例2
（1）匀胶；
1）将光刻胶滴加到光纤面板中心；
2）将光纤面板以加速度560rpm/min2从静止加速到600rpm/min，持续26s；
3）以加速度4000rpm/min2加速到1800rpm/min，持续15s；
4）以加速度2500rpm/min2加速到2000rpm/min，持续39s；
5）以加速度1000rpm/min2加速到2200rpm/min，持续32s；
6）以减速度300rpm/min2降速到800rpm/min，持续15s；
7）逐步降速，终止甩胶；
（2）前烘：将悬涂有SU8薄膜的光纤面板放置在热板上前烘，第一阶段为60℃，8min，第二阶段为90℃，10min；
（3）曝光：采用365nm紫外光曝光，曝光剂量为155mJ/cm2，曝光时间为6min；
（4）后烘：将曝光后的光纤面板放置在热板上后烘，第一阶段为70℃，40s，第二阶段为90℃，8min；
（5）降温：放入氦气柜中降至室温；
（6）显影：使用MF-321显影4min；
（7）坚膜：放入烘箱中进行坚膜处理，温度为80℃，持续1.5h。
实施例3
（1）匀胶；
1）将光刻胶滴加到光纤面板中心；
2）将光纤面板以加速度500rpm/min2从静止加速到600rpm/min，持续25s；
3）以加速度4000rpm/min2加速到1800rpm/min，持续14.5s；
4）以加速度1800rpm/min2加速到2000rpm/min，持续35s；
5）以加速度3000rpm/min2加速到2200rpm/min，持续40s；
6）以减速度300rpm/min2降速到800rpm/min，持续15s；
7）逐步降速，终止甩胶；
（2）前烘：将悬涂有SU8薄膜的光纤面板放置在热板上前烘，第一阶段为60℃，7.8min，第二阶段为90℃，9min；
（3）曝光：采用365nm紫外光曝光，曝光剂量为155mJ/cm2，曝光时间为6min；
（4）后烘：将曝光后的光纤面板放置在热板上后烘，第一阶段为70℃，50s，第二阶段为90℃，7min；
（5）降温：放入氦气柜中降至室温；
（6）显影：使用MF-321显影4min；
（7）坚膜：放入烘箱中进行坚膜处理，温度为80℃，持续1.2h。
实施例4
（1）匀胶；
1）将光刻胶滴加到光纤面板中心；
2）将光纤面板以加速度540rpm/min2从静止加速到600rpm/min，持续27s；
3）以加速度4000rpm/min2加速到1800rpm/min，持续13.5s；
4）以加速度2200rpm/min2加速到2000rpm/min，持续37s；
5）以加速度2800rpm/min2加速到2200rpm/min，持续33s；
6）以减速度300rpm/min2降速到800rpm/min，持续15s；
7）逐步降速，终止甩胶；
（2）前烘：将悬涂有SU8薄膜的光纤面板放置在热板上前烘，第一阶段为60℃，7.2min，第二阶段为90℃，9.5min；
（3）曝光：采用365nm紫外光曝光，曝光剂量为155mJ/cm2，曝光时间为6min；
（4）后烘：将曝光后的光纤面板放置在热板上后烘，第一阶段为70℃，45s，第二阶段为90℃，7.5min；
（5）降温：放入氦气柜中降至室温；
（6）显影：使用MF-321显影4min；
（7）坚膜：放入烘箱中进行坚膜处理，温度为80℃，持续1.4h。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种光刻胶的匀胶方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将光刻胶滴加到光纤面板中心；
2）将光纤面板以恒定加速度从静止加速到600rpm/min，持续25-30s；
3）以恒定加速度加速到1800rpm/min，持续13-15s；
4）以恒定加速度加速到2000rpm/min，持续35-40s
5）以恒定加速度加速到2200rpm/min，持续30-40s；
6）以恒定减速度降速到800rpm/min，持续15s；
7）逐步降速，终止甩胶。
2.如权利要求1所述的光刻胶的匀胶方法，其特征在于，所述步骤②加速到600rpm/min的加速度为500-600rpm/min2；步骤③加速到1800rpm/min的加速度为4000rpm/min2；步骤④和⑤的加速度为1000-3000rpm/min2；步骤⑥的减速度为300rpm/min2。
3.如权利要求1所述的一种光刻胶模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）匀胶；
（2）前烘：将悬涂有SU8薄膜的光纤面板放置在热板上前烘；
（3）曝光：采用紫外光曝光；
（4）后烘：将曝光后的光纤面板放置在热板上后烘；
（5）降温：放入氦气柜中降至室温；
（6）显影：使用显影液显影；
（7）坚膜：放入烘箱中进行坚膜处理。
4.如权利要求3所述的光刻胶模具的制备方法，其特征在于，所述前烘分为两个阶段：第一阶段为60℃，7-8min，第二阶段为90℃，8-10min。
5.如权利要求3所述的光刻胶模具的制备方法，其特征在于，所述紫外光为365nm，曝光剂量为155mJ/cm2，曝光时间为6min。
6.如权利要求3所述的光刻胶模具的制备方法，其特征在于，所述后烘分为两个阶段：第一阶段为70℃，40-50s，第二阶段为90℃，7-8min。
7.如权利要求3所述的光刻胶模具的制备方法，其特征在于，所述降温放入氦气柜中。
8.如权利要求3所述的光刻胶模具的制备方法，其特征在于，所述显影液使用MF-321，显影4min。
9.如权利要求3所述的光刻胶模具的制备方法，其特征在于，所述坚膜为放入烘箱中，温度为80℃，持续1-1.5h。
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