さまざまなベーキング段階におけるSU-8コーティングウェーハのナノインデンテーション分析

SU-8フォトレジストは、マイクロエレクトロメカニカルシステム、マイクロ流体デバイス、および関連するマイクロスケール技術の構造層およびパッシベーション層として広く使用されています。これらのデバイスの長期的な信頼性は、SU-8コーティングの機械的完全性と粘弾性挙動に大きく依存します。この研究では、標準的なフォトリソグラフィ処理に代表されるさまざまなベーキング段階でのナノインデンテーションを用いて、SU-8ポリマー薄膜の機械的および粘弾性挙動を体系的に調べました。SU-8層をシリコンウェーハ上にスピンコートし、プリベイク、ポストベーク、ハードベーク処理を施して、プログレッシブ架橋の効果を評価しました。静的ナノインデンテーションにより、弾性率はベーキング段階で大きく変化せず、6.2 GPa付近にとどまっていることが明らかになりました。ただし、硬度はプレベーク後の0.173±0.012 GPaから、ポストベークとハードベーク後のそれぞれ0.365±0.011 GPaと0.364±0.016 GPaに有意な変化が見られました。バーガーズ粘弾性モデルで解析したクリープ試験では、熱硬化により遅延弾性率と粘度パラメーターの両方が大幅に増加することが示され、長期にわたる粘弾性変形が抑制されたことが示されました。これらの結果を総合すると、ナノインデンテーションは、SU-8膜の架橋および粘弾性安定性の変化を監視するための高感度で非破壊的なツールとなり、MEMSおよびマイクロ流体用途におけるプロセスの最適化と機械的信頼性に関する貴重な洞察が得られることを示しています。