9.  Wie erfolgt die Belichtung von Photoresists? Wie erreicht man die optimale Belichtungsdosis? Wie lange können beschichtete und belichtete Substrate vor der Belichtung aufbewahrt werden?

Die Belichtung erfolgt durch eine Maske in geeigneten Belichtungseinrichtungen, wie z.B. Steppern (i-, g-line), Maskaglinern bzw. Kontaktbelichtern im jeweiligen spektralen Arbeitsbereich. Bei einer Laser-Direktbelichtung werden die Strukturen mit dem Laserstrahl direkt geschrieben, eine Maske ist daher nicht erforderlich.

Die AR-Positivphotolacke sind im Breitband-UV (300 – 450 nm) und somit auch bei den typischen Linien des Quecksilbers 365 nm (i-line), 405 nm (h-line) und 436 nm (g-line) lichtempfindlich (siehe Spektrum) und haben bei g-line und h-line die höchste Intensität. Die Negativresists AR-N 4300 bis 4400 sind von 300-436 nm empfindlich, der AR-N 4200 von 300-380 nm.

Durchbelichtung_Positiv_Photoresists

Mit Spezialresists (z.B. SX AR-P 3500/6) kann auch bei 488 nm (Argon-Ion-Gaslaser) und unter Umständen sogar bei 532 nm (Neodym-YAG-Laser) belichtet werden. Für den mittleren UV-Bereich 248 – 265 nm sind die Resists AR-P 5800 und AR-N 4300 geeignet. Prinzipiell können auch PMMA-Resists und der CSAR 62 bei dieser Wellenlänge belichtet werden, verfügen jedoch nur über eine geringe Empfindlichkeit.

Die von uns in den Produktinformationen angegebenen Werte für die Lichtempfindlichkeit, die in unseren jeweiligen Standardprozessen ermittelt wurden, sind Richtwerte. Die konkrete Empfindlichkeit hängt von mindestens einem Dutzend Parametern ab, die wichtigsten sind: Trocknungsbedingungen (Temperatur, Zeit, Gerät: Hotplate oder Ofen), Belichtungswellenlänge, Belichtungsgerät (Filter), Schichtdicke, Entwickler (Stärke, Zeit, Temperatur, Art (gepuffert oder nicht)), Zeit nach der Trocknung und nach dem Belichten, Rehydrierungszeit nach dem Trocknen, Standzeit des Entwicklerbades.

Jeder Anwender benutzt einen unterschiedlichen Prozess, so dass durch eigene Versuche die optimale Belichtungsdosis gefunden werden muss.

Die Belichtungsdosis, die eine große Fläche ohne Strukturen in einer angemessenen Entwicklungszeit (schichtdickenabhängig, 30 – 40 s bei 1 – 2 µm) bei einem Positivlack auf entwickelt (Dose to clear), sollte um 10 – 20 % für die Strukturabbildung erhöht werden.

Für Negativresists sollte die Durchentwicklungszeit (DEZ) der unbelichteten Flächen ebenso für 1 – 2 µm bei 30 – 40 s liegen. Die Belichtungsdosis, die dabei einen Schichtaufbau von > 90 % bewirkt, sollte für die Strukturierung ebenfalls um 10 – 20 % erhöht werden.

Beschichtete und getemperte Photoresistschichten können vor der Belichtung mehrere Wochen ohne Qualitätsverlust aufbewahrt werden. Sie sind direkt nach der Beschichtung empfindlicher, als wenn die Schichten mehrere Stunden bzw. Tage gelegen haben. Der Abbau der Empfindlichkeit beträgt nach 3 h etwa  3%, nach 24 Stunden  6% und nach 72 Stunden  8% bezogen auf den Ausgangswert und bleibt dann für mehrere Wochen etwa konstant.

FAQs Photoresists

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