Wiederentfernbarer Negativresist für dicke Schichten – CAR 44

In der LIGA- und Mikrosystemtechnik wird weltweit der Negativresist SU-8 eingesetzt. Neben seinen anerkannt exzellenten Eigenschaften besitzt er jedoch auch einige Nachteile. Der Größte ist die äußerst schwierige Entfernbarkeit der vernetzten Strukturen nach dem Prozess. Mit dem CAR 44 ist es uns gelungen, einen neuen Resist zu entwickeln, der ohne die Nachteile aufzuweisen, alle Vorzüge des SU-8 besitzt.
Diesen großen Fortschritt konnten wir durch Verwendung eines neu synthetisierten, multifunktionalen Novolaks erreichen. Dieser spezielle Novolak verfügt über die Möglichkeit, mittels aminischer Gruppen in Gegenwart von Säuren thermisch zu vernetzen. Die Säure wird durch entsprechende Generatoren erzeugt, die in dem Bereich von 250 – 400 nm leicht Protonen abspalten. Der Prozess wird durch aromatisch konjugierte Sensibilisatoren unterstützt.

Damit arbeitet der neue Resist chemisch verstärkt (Chemical Amplified Resist = CAR ). Der Name CAR 44 könnte jedoch auch „ Created by AllResist“ bedeuten (mit diesem Wortspiel hoffen wir, einen einprägsamen Namen gefunden zu haben).
Die Beschreibung der vorläufigen Technologie zeigt, dass sich der Resist leicht mit der üblichen Photolithographie verarbeiten lässt. Das Muster SX AR-N 4400-25 aus der Serie CAR 44 ist für eine Schichtdicke um 25 µm/1000 rpm ausgelegt.
Erste Versuche zur UV-Strukturierung bei 365 nm wurden in der Bessy GmbH in Berlin bei Herrn Dr. Bernd Löchel und Herrn Dr. Daniel Schondelmaier durchgeführt. Bei der verwendeten Schichtdicke von 30 µm ergab sich eine exzellente Strukturabbildung.
Der neue Resist erweist sich bei der Verarbeitung als ausgesprochen robust. Sowohl die Trocknung nach der Beschichtung als auch die Vernetzungstemperung (cross linking bake) können ohne komplizierte Temperaturrampen durchgeführt werden. Selbst eine schnelle Abkühlung führt nicht zu Spannungen bzw. Rissen in den Strukturen. Lagerzeiten zwischen Belichtung und Vernetzung von bis zu vier Tagen bewirken keinen Empfindlichkeitsverlust. Ebenso ist die hohe Lichtempfindlichkeit bemerkenswert. Bei den beschriebenen Versuchen schnitt der CAR 44 auch bezüglich Empfindlichkeit besser als der SU-8 ab.
Der unbestrittene Vorteil ist jedoch die leichte Entfernbarkeit der Strukturen nach dem Prozess (Removing). Die erzeugten 30-µm-Strukturen (Abb. 1) ließen sich ohne Probleme mit Aceton entfernen. Auch nach der galvanischen Fertigung einer Goldmaske ließen sich die Resiststrukturen leicht ablösen.

Für einige Anwendungen werden die Resiststrukturen weiter genutzt. Um den CAR 44 auch dafür anbieten zu können, arbeiten wir derzeit an einer weitaus intensiveren Vernetzung. Wir werden Ihnen das neue Muster in der nächsten Ausgabe der AR NEWS vorstellen.
Der CAR 44 ist ebenfalls für die Synchrotronbestrahlung geeignet. Erste Bestrahlungsversuche haben gezeigt, dass die Empfindlichkeit des neuen Resists über hundertfach besser als die der PMMA´s ist. Damit liegt die Empfindlichkeit in der Größenordnung des SU-8.
Mit dem CAR 44 gelang es, Schichtdicken von 100 µm mittels Schleuderbeschichtung (offener Chuck) in guter Schichtqualität zu erzeugen. Mit ausgefeiltem Beschichtungsregime oder bei Verwendung von speziellen Beschichtungsgeräten (Gyrset) können sogar Schichtdicken von einigen Hundert Mikron erzielt werden.

Noch höhere Schichtdicken können mittels Gießtechnik erreicht werden. Wir entwickeln für diese eine Spezialrezeptur, bei der die Trocknungseigenschaften mit einem abgestimmten Lösemittelgemisch für Schichtdicken bis 1 mm optimiert werden. Die bisher beim SU-8 üblichen, extrem langen Trocknungszeiten von mehreren Tagen, werden sich mit dem CAR 44 somit deutlich verkürzen lassen.
Die Arbeiten an diesem Resistsystem gehen weiter. Mit dem CAR 44 bietet die Allresist eine attraktive Alternative zur Strukturerzeugung in der Mikrosystem- und LIGA-Technik zum SU-8 an. Hiermit wenden wir uns direkt an alle Leser der AR NEWS mit der Bitte, uns Ihr Interesse, ihre Anforderungen oder Wünsche an den CAR 44 mitzuteilen. So hoffen wir mit Ihrer Hilfe, den CAR 44 noch besser auf Ihre Belange einstellen zu können.

Versuche für die Lift-off-Anwendungen

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