SU8模具加工平台

SU8模具加工平台旨在为SU8模具加工提供一个高效、全面的解决方案，该平台集成了桌面光刻机、匀胶机和热板等核心设备。桌面光刻机，体积小巧，采用LED光源，曝光分辨率可达2um，曝光均匀性大于90%，可实现微纳结构的精细制备；

匀胶机，转速稳定性为±0.5%，转速达10000转，可确保光刻胶均匀涂敷，提高一致性；热板，温度稳定性±1%，可为SU8模具提供充分的烘烤，从而提升SU8模具结构的耐久性和机械性能。

相比传统加工平台，设备体积庞大，环境要求严苛，SU8模具加工平台适应性强，光刻机占地面积小，普通实验室也可轻松部署。

SU8模具加工平台，有利于客户快速实现芯片制备，为微流控技术的推广和应用提供便捷途径。

1. 平台组成

1.1 桌面光刻机

• 曝光光源：紫外LED
• 光源波长：365nm;
• 曝光面积：4英寸、6英寸可选；
• 曝光方式：单面接触式定时曝光；
• 曝光分辨率：2um；
• 曝光强度：20~200mW/cm²可调；
• 曝光不均匀性：≤5%；
• 光源平行性：≤2°；
• 光源寿命：≥20000h；
• 电源输入：AC220V±10V，50HZ
• 功率：250W
• 重量：25kg
• 外形尺寸：382（长）*371（宽）*435（高）
• 工作环境：温度0℃-40 ℃，相对湿度＜80 %

1.2 匀胶机

• 调速范围和时间：

I档：50~10000转/分，时间0~999s

II档：50~10000转/分，时间0~999s

• 适用：直径5~100mm硅片及其他材料匀胶
• 转速稳定性：±1％
• 胶的均匀性：±2％
• 电极功率：40W，单相110~240V
• 真空泵抽气速率：＞60L/min

1.3 热板

• 温度：0~300℃
• 温度稳定性：±1℃
• 功率：850W
• 台面大小：200x200mm

1.4 数显测厚规（千分款）

• 测量匀胶厚度
• 量程:0~10mm
• 精度：0.001mm
• 公差：≤±0.005mm

1.5 显微镜

• 观察头：铰链式三目观察头，30°倾斜，瞳距48～75mm
• 目镜：超大视野目镜 10X/22
• 无限远平场消色差物镜：4X/0.1，10X/0.25，20X/0.4，40X/0.65
• 转化器：四孔转换器
• 载物台：载物台面积300×268mm，移动范围250×250mm
• 焦距调节：同轴粗微动调焦机构，行程24mm
• 照明系统 ：6V20W卤素灯，亮度可调
• 滤色镜 蓝色、黄色、绿色、磨砂玻璃片

2. SU8模具制备流程

2.1 备片：从化学品存放区取出清洁的硅片（确保硅片表面无尘）。

2.2 匀胶

1）打开匀胶机，将硅片放置在匀胶机托盘上，打开真空开关，确保硅片固定在托盘上不动；

2）将SU8光刻胶滴在硅片中间，根据光刻胶的厚度和制备要求设置匀胶机转速和时间。（举例说明：目标胶厚度50um,光刻胶型号：SU8-2075，1段500转8s，2段1800转30s）

2.3 前烘：将涂布好SU8光刻胶的硅片放置在热板上，进行预热烘烤，去除光刻胶中的挥发性有机溶剂，时间和温度根据光刻胶厚度进行调整。（举例说明：目标胶厚度50um ，设置温度65℃，烘烤15min，然后温度95度，烘烤15分钟）

2.4 曝光：1）将预热后的硅片放置在桌面光刻机托盘上；2）使用相应的掩模（掩膜）放置在硅片上进行曝光，曝光时间和强度根据SU-8光刻胶的类型和厚度进行调整。（举例说明：目标胶厚度50um，设置曝光能量25mw/cm²，时间12s）

2.5 后烘：将曝光后的硅片放置在热板上，进行后曝光烘烤，以确保光刻胶的交联反应完成。（举例说明：目标胶厚度50um，设置温度65℃，烘烤7min，然后温度95℃，烘烤3min）

2.6 显影：将硅片放入显影剂中，使未曝光部分的光刻胶溶解，形成模具的图案。（显影时间根据光刻胶厚度和显影剂浓度进行调整,此处显影时间20min）

2.7 清洗：将显影后的硅片用异丙醇溶剂进行清洗，去除多余的光刻胶。

2.8 检查：使用显微镜检查制备的SU-8模具，测试观察制备的微结构尺寸，确认图案的清晰度和质量。

3．耗材

3.1 硅片

硅片没有特殊要求，单面抛光即可。制备SU8模具时在硅片抛光旋涂光刻胶。

3.2 光刻掩膜板

光刻掩膜版（又称光罩，英文为Mask Reticle），简称掩膜版，是制备SU8模具光刻工艺所使用的图形母版，由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成微结构掩膜图形，通过曝光过程将微结构图形信息转移到SU8光刻胶涂层上，实现微结构的精确复制。光刻掩膜版，一般可分为菲林掩膜版和玻璃掩膜版两种。

菲林掩膜板适用于制备线条宽度较大的结构，通常在20微米以上。这种掩膜板制备简单，适合制备相对宽大和较粗糙的图案。

然而，由于其分辨率有限，无法满足制备细致微结构的需求。因此，对于需要制备线条宽度大于20微米的简单结构，菲林掩膜板是一个合适的选择。

玻璃掩膜板适用于制备线条宽度小于20微米的精细结构，以及需要多层对准的情况。玻璃掩膜板的制备工艺更加复杂，但由于其高分辨率，能够实现更细致、更精确的微结构。

特别是在需要制备复杂多层结构且对准精度要求较高的情况下，玻璃掩膜板具有明显优势。

在选择掩膜板类型时，应根据所需制备的图案特性、线条宽度以及对制备精度和复杂度的要求进行权衡。菲林掩膜板适用于相对简单的结构，而玻璃掩膜板则更适合制备更细致和复杂的微结构。

综合考虑制备目标和技术要求，选择适当的掩膜板类型将有助于确保制备过程的成功和效率。

3.3 光刻胶

SU-8是一种常用的负性光刻胶，通常由环氧树脂和光敏剂组成，它具有许多优点，使其在制备微结构和器件方面成为理想的选择：

• 高分辨率：SU-8光刻胶具有出色的分辨率，可以制备细致的微结构，适合制作小尺寸线条和微细图案。
• 粘附性强：SU-8光刻胶在许多基片表面具有良好的粘附性，可以在不同材料上制备微结构。
• 厚度可调：SU-8光刻胶可以通过多次涂覆和光刻来控制厚度，适用于制备不同厚度的微结构。
• 化学稳定性：SU-8光刻胶具有较高的化学稳定性，可以耐受许多溶剂和化学物质，适用于各种应用环境。
• 热稳定性：SU-8光刻胶在高温下具有较好的稳定性，适用于需要高温处理的制备过程。
• 多层光刻：SU-8光刻胶可用于多层光刻制备，能够实现更复杂的微结构和器件。

应用广泛：SU-8光刻胶在微流体器件、生物芯片、MEMS、光学器件等多个领域中得到广泛应用。

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