Flusssäure-Ätzungen werden, trotz der Gefährlichkeit der HF, technologisch eingesetzt, auch mit den hochprozentigen Säuren (48%). Die technologischen Probleme werden im Artikel “Nasschemisches Ätzen” dargestellt.
Ein neues Polymer ermöglicht die Lösung einiger dieser Probleme. Gemische von Kohlenwasserstoff (KWS)-Polymeren verlangsamen die Diffusion der HF durch die Schutzschicht drastisch. Alle anderen Polymere werden dramatisch schneller penetriert. Zudem lassen sich die KWS-Polymere mittels Zweilagensystem strukturieren. Sowohl für den Einsatz als unstrukturierter Schutzlack als auch zu dessen gezielter Strukturierung im positiven und negativen 2-Lagen-Strukturierungsprozess liegen mittlerweile Ergebnisse vor:
Die unstrukturierte Schutzschicht wurde hinsichtlich ihrer Langzeitbeständigkeit gegenüber unterschiedlichen HF-Konzentrationen untersucht. Gegenüber einer konzentrierten HF-Ätzlösung (48%) ist eine 20-µm dicke Schicht mindestens 4 Stunden beständig. Dementsprechend verlängert sich die Zeit bei Einsatz verdünnter Flusssäure (24%) auf über 10 Stunden und erreicht die technologisch sinnvolle Höchstgrenze. Dünnere Lackschichten von 5-10 µm widerstehen der konzentrierten Säure bis zu 2 Stunden, die Schutzwirkung gegenüber verdünnter Flusssäure (10% bzw. 24%) verlängert sich wiederum auf mehrere Stunden.
Es ist gelungen, sowohl einen Negativresist (AR-N 4400-10) als auch einen Positivresist (AR-P 3250) erfolgreich als Top-Layer für den Zweilagenprozess einzusetzen. Neben der Flexibilität für den Anwender, der es sich nun aussuchen kann, ob er eine negative oder eine positive Abbildung haben möchte, ergab sich durch die Optimierung eine höhere Auflösung (10 µm Schichtdicke = > 30 µm) und leichtere Handhabbarkeit der Prozesse. Die unbelichteten Areale des Negativlackes, die in der ersten, wässrig-alkalischen Entwicklung aufentwickelt werden, lassen sich leicht restlos entfernen, so dass bei der zweiten, sich anschließenden organischen Entwicklung die untere HF-resistente Polymerschicht einfach gelöst werden kann, unter Freilegung der Maskenstruktur. Durch eine sorgfältige Mischung organische Lösemittel wurde der spezielle Entwickler X AR 300-74/5 auf eine optimale Entwicklungsgeschwindigkeit eingestellt.
Bei dem Positivresist verläuft der Prozess analog, nur das die belichteten Areale des Photoresists in der 1.Entwicklung weggelöst werden.
Für eine hohe Schichtqualität ist eine Vorbehandlung des Glassubstrates mit Haftvermittler AR 300-80 empfehlenswert. Weiterhin sollten die Lackschichten nicht bei Temperaturen oberhalb von 60°C getrocknet werden. Removing und Reinigung der Geräte können leicht mit dem organischen Remover X AR 300-74/1 erfolgen. Es ist zu beachten, dass die Polymerschicht sich nicht in Aceton, Isopropanol und anderen üblichen Lösemitteln löst. Das erschwert die Reinigung.
Bei jeder isotropen Ätzung kommt es zwangsläufig zu Unterätzungen. Bei sehr guter Haftung zwischen Glasoberfläche und Schutzlack ist die Unterätzung geringer. Bei schlechter Haftung wird der Lack beim Ätzen dagegen regelrecht abgezogen. Das Ausmessen der Breite und Tiefe der geätzten Gräben ergibt eine Aussage, wie gut die Haftung war. Eine größere Grabenbreite steht für eine schlechtere Haftung. (siehe SX AR-N 5000/40)