異なる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、微小電気機械システム（MEMS）、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における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信頼性は、SU-8コーティングの機械的完全性および粘弾性挙動に決定的に依存します。本研究では、標準的なフォトリソグラフィープロセスを代表する異なるベーキング段階でのSU-8ポリマー薄膜の機械的および粘弾性挙動をナノインデンテーションにより体系的に調査しました。SU-8層をシリコンウェーハ上にスピンコートし、段階的な架橋の効果を評価するためにプリベーク、ポストベーク、ハードベーク処理を施しました。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有意に変化せず約6.2 GPa付近にとどまりましたが、硬度はプリベーク後の0.173 ± 0.012 GPaからポストベークおよびハードベーク後のそれぞれ0.365 ± 0.011 GPaおよび0.364 ± 0.016 GPaへの有意な変化が観察されました。Burgers粘弾性モデルにより分析されたクリープ試験は、熱硬化に伴い遅延弾性率および粘性パラメータの両方が有意に増加し、長期粘弾性変形の抑制を示しました。これらの結果を総合すると、ナノインデンテーションがSU-8膜の架橋および粘弾性安定性の進展をモニタリングするための高感度で非破壊のツールを提供し、MEMSおよびマイクロ流体応用におけるプロセス最適化と機械的信頼性に貴重な知見を提供することが実証されました。