微流控中的烘胶技术

一、烘胶技术在微流控中的作用
提高光刻胶稳定性
在微流控芯片制作过程中，光刻胶经过显影后，进行烘胶（坚膜）能使光刻胶结构更稳定。例如在后续进行干法刻蚀、湿法刻蚀或者LIGA等工艺时，烘胶可以让光刻胶在这些物理或化学过程中具有更好的工艺稳定性和效果。
增强光刻胶与基片的粘附
烘胶有助于除去显影后残留于胶膜中的溶剂或水分，从而使胶膜与基片紧密粘附，防止胶层脱落。这一过程在微流控芯片的光刻工艺中是重要的一环，保障了光刻胶层在后续工序中的完整性。
二、烘胶过程中的光刻胶变化
溶剂含量变化
在厚胶工艺中，即使经过前烘，靠近衬底附近的光刻胶仍可能包含相当高的溶剂。而烘胶过程会进一步减少残留溶剂的含量。当温度超过140℃时，正胶膜结构交联，光刻胶稳定性提高，并且随着烘烤进行，残余溶剂含量进一步降低，光刻胶结构的弹性也随之降低。
光引发剂变化
在正胶情况下，相当一部分光引发剂在120℃下几分钟内就会分解。虽然显影后不需要光引发剂进行光反应，但在未曝光状态下，它有助于提高光刻胶膜的碱性稳定性以及用于随后的湿法蚀刻步骤或在pH值为7的溶液中进行的电镀工艺。由于光引发剂分解降低，光刻胶膜的稳定性甚至可能下降。
树脂交联变化
在正胶情况下，树脂在130℃ - 140℃下热交联强度逐渐增强，这可以显著提高光刻胶对碱性或有机溶剂的化学稳定性。对于负胶，烘烤可能会导致光刻胶交联程度增加，特别是在负胶工艺中使用的坚膜温度高于其曝光后烘的温度的情况下，如果负胶显影后的结构在后烘前受到泛曝光（无掩膜板曝光），交联程度会进一步增加，从而提高侧壁的湿化学稳定性，尤其是厚胶应用中靠近衬底附近的光刻胶在曝光时接受的曝光剂量较弱、交联程度较低时效果明显。
三、烘胶技术相关的工艺要点
温度控制
不同类型的光刻胶有不同的适宜烘胶温度范围。例如非交联型光刻胶（正胶和图形反转胶）结构在加热后的软化温度大约为100°C - 130°C，而在正胶情况下，当坚膜温度达到150 - 160℃时，常见的去胶液或有机溶剂的去胶能力大大降低；交联的负阻在130 - 140℃时去胶液效果将大打折扣。因此，需要根据光刻胶的类型精确控制烘胶温度。
避免产生裂纹
在烘烤过程中，光刻胶在120 - 130℃左右开始脆化。如果必须做坚膜工艺，不能降低温度进行，可以通过控制降温速度来减小裂纹的形成，例如通过随炉子冷却来减小裂纹的产生。同时，烘烤后的衬底应小心处理，避免变形，如衬底弯曲。
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审核编辑 黄宇