Preisträger

Trocknung im Modell

Das Trocknungsverhalten dicker Photoresistschichten lässt sich mit einem einfachen Modell theoretisch beschreiben.

  • Maik Schönfeld
  • 09 / 2015 Seite: 75

Ein analytisches Modell ist in der Lage, den komplizierten Trocknungsvorgang von photosensitiven ­Epoxidharzen erstaunlich gut zu beschreiben und grundsätzliche Aussagen über die Trocknungskine­matik unterschiedlich dicker Resistschichten zu treffen. Demnach trocknen dicke Resistschichten überwiegend diffusionsgesteuert.

Seit über 65 Jahren ist die Mikrosystemtechnik aus vielen Bereichen des Alltags, der Industrie und der Wissenschaft nicht mehr wegzudenken. Dabei geht es neben elektronischen Bauteilen wie Transistoren auch um aktorische, mikro­mechanische Komponenten wie Mikrocantilever. Die bekanntesten und geläufigsten Werkstoffe in der Mikrosystemtechnik waren lange Zeit Silizium und Germanium. In den vergangenen Jahren gab es allerdings Bemühungen, speziell für mikromechanische Komponenten photostrukturierbare Epoxidharze (kurz: Photoresists) zu etablieren [1]. Diese zeichnen sich durch viel niedrigere Prozesstemperaturen bei der Herstellung aus. Beispiele sind Chipträger für pyroelektrische Sensoren, die u. a. in medizinischen Apparaten zur Atemluftüberwachung zum Einsatz kommen, und mikromechanische Cantileverstrukturen für die Rasterkraftmikroskopie.

Bei der Verwendung von Photoresiststrukturen als mechanische Bauelemente spielt es eine wichtige Rolle, dass Form und Größe der fertigen Strukturen stabil sind und sich ihre mechanischen Eigenschaften und der Fertigungsprozess gut reproduzieren lassen. Veränderungen in der Prozessierung beeinflussen die mechanischen Parameter der Strukturen erheblich. So kann verbleibendes Lösungsmittel im Resist zu Schichtspannungen und bei Cantilevern zu einer funktionsmindernden Krümmung führen. Daher ist es wichtig, die Resistschichten definiert zu trocknen (Softbake). Weit verbreitet ist der Negativ-Photoresist SU-8, der als fertige Lösung aus Grundstoff (SU-8) und Lösungsmittel (meist γ-Butyrolacton, GBL) erhältlich ist. Die Zugabe von GBL stellt die Viskosität bei jeder Charge neu ein. Daher ist meist unklar, wie viel Lösungsmittel enthalten ist.  ...

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