Fotolacke und Entwickler - Übersicht - MicroChemicals GmbH
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<strong>Fotolacke</strong> <strong>und</strong><br />
<strong>Entwickler</strong><br />
Version: 2007-03-27<br />
Quelle: www.microchemicals.eu/technische-infos<br />
Positiv-, Negativ- oder Umkehrlacke?<br />
Bei Positivlacken werden<br />
belichtete Bereiche<br />
durch die dort statt findende<br />
Bildung einer<br />
Indenkarbonsäure im<br />
<strong>Entwickler</strong> löslich.<br />
Negativlacke wie die<br />
AZ ® nLOF 2000 Serie<br />
hingegen quervernetzen<br />
an den Belichteten<br />
Stellen durch einen<br />
anschließenden<br />
Backschritt <strong>und</strong> bleiben<br />
dort nach dem Entwickeln<br />
stehen.<br />
Umkehrlacke können<br />
Belichten<br />
Backen<br />
Flutbelichten<br />
Entwickeln<br />
sowohl negativ als aus Positiv prozessiert werden. Im Negativmodus erfordern sie neben einem<br />
Umkehrbackschritt eine nachfolgende Flutbelichtung.<br />
Anwendungsgebiet der Fotolackmaske<br />
Die meisten <strong>Fotolacke</strong> sind entweder auf eine gute Haftung zum Substrat für nasschemische<br />
Prozesse (z. B. AZ ® 1500 <strong>und</strong> 4500 Serie), oder eine hohe thermische Stabilität gegen Verfließen<br />
für trockenchemisches Ätzen (z. B. AZ ® 701MiR oder die 6600 Serie) oder Lift-off (z. B.<br />
AZ ® 5214E, nLOF 2000 Serie oder der TI 35ES) optimiert.<br />
Verantwortlich für dieses Verhalten ist die mittlere Kettenlänge der Harzmoleküle im Fotolacks:<br />
Kleine Kresolharzmoleküle zeigen eine größere Affinität zum Substrat, während<br />
längerkettige Moleküle die Erweichungstemperatur auf 130°C <strong>und</strong> darüber erhöhen.<br />
Laterale Auflösung <strong>und</strong> Aspektverhältnis<br />
Die theoretisch erzielbare laterale Auflösung hängt neben dem Fotolack selbst von dessen<br />
Schichtdicke ab. Unter optimalen Bedingungen erlauben hochauflösende <strong>Fotolacke</strong> wie der<br />
AZ ® 701MiR bei i-line Belichtung (365 nm Wellenlänge) Strukturgrößen von ca. 300 nm realisierbar.<br />
In der Praxis wird diese Auflösungsgrenze oftmals nicht vom Fotolack, sondern vom<br />
Equipment <strong>und</strong> der Prozessführung vorgegeben.<br />
Neben der absoluten lateralen Auflösung kann auch das erzielbare Aspektverhältnis (Strukturhöhe<br />
zu -breite) ein Kriterium sein. Moderne Dicklacke wie der AZ ® 9260 erlauben ein Aspektverhältnis<br />
von 6-10, bei entsprechend optimierter Prozessführung noch deutlich darüber.<br />
Spektrale Empfindlichkeit<br />
Positivlack Negativlack Umkehrlack<br />
Substrat<br />
Fotolack<br />
Maske<br />
Die optische Absorption (Abb. umseitig) unbelichteten Fotolacks erstreckt sich vom kurzwelligen<br />
sichtbaren bis in den nahen ultravioletten Spektralbereich <strong>und</strong> ist den Emissionslinien der<br />
üblicherweise verwendeten Hg-Dampflampen angepasst. Daraus resultiert das typisch rötlichbräunliche<br />
Erscheinungsbild bereits weniger µm dicker Schichten. Beim Belichten bleichen<br />
<strong>Fotolacke</strong> bis ca. 300 nm Wellenlänge nahezu vollständig.<br />
Da die Absorption zu großen Wellenlängen hin nicht abrupt endet, ist bei entsprechend hoher<br />
Intensität (z. B. über Laserbelichtung) oder Belichtungsdauer auch eine Strukturierung einige<br />
<strong>Fotolacke</strong>, <strong>Entwickler</strong>, Remover, Haftvermittler, Ätzchemikalien <strong>und</strong> Lösemittel ...<br />
Fon: +49 (0)731 36080-409 Fax: +49 (0)731 36080-908 e-Mail: sales@microchemicals.eu
10 nm jenseits der eigentlichen Absorptionsbanden<br />
möglich.<br />
Lackschichtdicke<br />
Von fast jedem für eine bestimmte Anwendung<br />
optimierten Fotolack gibt es unterschiedliche<br />
Viskositäten für einen großen<br />
Lackschichtdickenbereich. Gewöhnlich benennen<br />
die beiden letzten Ziffern der Lackbezeichnung<br />
(z. B. AZ ® 6632) die bei 4000<br />
U/min (ohne Gyrset) erzielte Lackschichtdicke<br />
in der Einheit 100 nm (in diesem Beispiel<br />
3.2 µm). Die Lackschichtdicke sinkt<br />
in guter Näherung mit der Quadratwurzel<br />
der Schleuderdrehzahl (z. B. AZ ® 4533: 4.0<br />
µm ... 3.3 µm ... 2.3 µm bei 2000 ... 4000<br />
... 6000 U/min), so dass mit einer bestimmten<br />
Viskosität die erzielte Lackschichtdicke<br />
in Grenzen eingestellt werden kann. Sollen<br />
diese Grenzen erweitert werden, ist eine<br />
andere verfügbare Viskositätsstufe empfeh-<br />
<strong>Fotolacke</strong>, <strong>Entwickler</strong>, Remover, Haftvermittler, Ätzchemikalien <strong>und</strong> Lösemittel ...<br />
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<strong>MicroChemicals</strong> <strong>GmbH</strong><br />
lenswert. Falls jedoch mit einem vorhandenen Lack der Schichtdickenbereich nach unten oder<br />
oben erweitert werden soll, ist folgendes zu beachten:<br />
Durch Verdünnen hochviskoser <strong>Fotolacke</strong> mit PGMEA (= AZ ® EBR Solvent) können damit<br />
auch dünnere Lackschichten erzielt werden. Es ist dabei jedoch zu beachten, dass verdünnte<br />
<strong>Fotolacke</strong> – je nach Lacksystem in unterschiedlichem Ausmaß - zu beschleunigter Alterung<br />
<strong>und</strong> Partikelbildung neigen. Da die Partikel selbst u. a. aus dem Fotoinitiator bestehen, ist die<br />
Performance des Fotolacks auch nach einer Partikelfiltration eingeschränkt: Der Dunkelabtrag<br />
steigt (unbelichteter Fotoinitiator = Inhibitor im <strong>Entwickler</strong>), die Entwicklungsrate sinkt, d. h.<br />
der Kontrast des Lacks nimmt ab. Bei Bedarf informieren wir Sie gerne zu Grenzen <strong>und</strong> Rezepturen<br />
für die Verdünnung unterschiedlicher Lacksysteme.<br />
Der Aufbau dicker Lackschichten mit Dünnlacken ist aus zwei Gründen problematisch:<br />
Die hierfür erforderlichen geringen Schleuderdrehzahlen erhöhen den Randwall, <strong>und</strong> die bei<br />
Dünnlacken oft hohe Konzentration an Fotoinitiator führt beim Belichten der aufgebauten dicken<br />
Lackschichten zu N 2 -Problemen (Blasenbildung, Spannungsrisse) bzw. macht eine Durchbelichtung<br />
unmöglich.<br />
<strong>Entwickler</strong>auswahl<br />
Absorptionskoeffizient (1/μm) _____<br />
Zunächst ist zu klären, ob metallionenfrei mit fertigen Ansätzen (metal-ion-free, mif), oder<br />
metallionenhaltig (metal-ion-containing, mic) mit zu verdünnenden Konzentraten entwickelt<br />
werden darf.<br />
AZ ® 326 MIF ist 2.38 % TMAH (TetraMethylAmmoniumHydroxid) in H 2 O.<br />
AZ ® 726 MIF ist 2.38 % TMAH in H 2 O, mit zusätzlichen Netzmitteln zur raschen <strong>und</strong> homogenen<br />
Benetzung des Substrates.<br />
AZ ® 826 MIF ist 2.38 % TMAH in H 2 O, mit zusätzlichen Netzmitteln zur raschen <strong>und</strong> homogenen<br />
Benetzung des Substrates <strong>und</strong> weiteren Additiven zur Entfernung schwer löslicher Lackbestandteile<br />
(Rückstände bei bestimmten Lackfamilien), allerdings auf Kosten eines etwas<br />
höheren Dunkelabtrags.<br />
AZ ® Developer (MIC) ist auf minimalen Aluminiumabtrag optimiert <strong>und</strong> wird typischerweise 1<br />
: 1 verdünnt in DI-H 2 O für hohen Kontrast oder unverdünnt für hohe Entwicklungsraten eingesetzt.<br />
Der Dunkelabtrag dieses <strong>Entwickler</strong>s ist etwas höher.<br />
AZ ® 351B (MIC) basiert auf gepuffertem NaOH <strong>und</strong> wird üblicherweise 1:4 verdünnt angewandt.<br />
AZ ® 400K (MIC) basiert auf gepuffertem KOH <strong>und</strong> wird üblicherweise 1:4 verdünnt angewandt.<br />
AZ ® 303 (MIC) für den AZ ® 111 XFS Fotolack basiert auf KOH <strong>und</strong> NaOH.<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
AZ 9260<br />
AZ 4562<br />
AZ 6632<br />
AZ 1518<br />
320 370 420 470<br />
Wellenlänge (nm)<br />
AZ 1512HS<br />
AZ 701MiR<br />
AZ 5214E
Unsere <strong>Fotolacke</strong><br />
Verfügbare Gebindegrößen: 250 ml, 500 ml, 1000 ml, 2.5/5 L<br />
Erzielbare Lackschichtdicke<br />
(Mikrometer)<br />
Standard/<br />
nasschem.<br />
Ätzen<br />
Dicklacke<br />
trockenchemisches<br />
Ätzen<br />
hochauflösend<br />
Umkehrlacke/<br />
Lift-off<br />
AZ ® 1505<br />
AZ ® 1512HS<br />
AZ ® 1514H<br />
AZ ® 1518<br />
TI 35E<br />
AZ ® 4533<br />
AZ ® 4562<br />
AZ ® 9260<br />
TI Plating<br />
TI xLift<br />
AZ ® 6612<br />
AZ ® 6624<br />
AZ ® 6632<br />
TI 35ES<br />
AZ ® MiR 701<br />
AZ ® ECI 3027<br />
AZ ® 9260<br />
AZ ® 5214E<br />
TI 35E/ES<br />
TI Spray<br />
TI Plating<br />
TI xLift<br />
Lift-off/<br />
Negativlack AZ® nLOF 2000<br />
Sprühbelackung<br />
AZ ® 4999<br />
TI Spray<br />
Unsere <strong>Entwickler</strong><br />
Verfügbare Gebindegrößen: 5 L PE Kanister<br />
Metallionenfrei<br />
Metallionenhaltig<br />
AZ ® 1500<br />
AZ ® 5214E<br />
<strong>Fotolacke</strong>, <strong>Entwickler</strong>, Remover, Haftvermittler, Ätzchemikalien <strong>und</strong> Lösemittel ...<br />
Fon: +49 (0)731 36080-409 Fax: +49 (0)731 36080-908 e-Mail: sales@microchemicals.eu<br />
-3-<br />
<strong>MicroChemicals</strong> <strong>GmbH</strong><br />
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4 5 6 8 10 15 20 25 50<br />
grün: Standard gelb: Verdünnung/Mehrfachbelackung<br />
AZ ® 4500<br />
TI 35E<br />
TI Spray<br />
AZ ®<br />
6600<br />
AZ ®<br />
9200 AZ® MiR<br />
701<br />
PL 177<br />
TI 35ES<br />
TI xLift<br />
AZ ® 326 MIF<br />
AZ ® 726 MIF<br />
AZ ® 826 MIF<br />
AZ ® Dev.<br />
AZ ® 351B 1:4<br />
AZ ® 400K 1:4 1:4<br />
empfohlen möglich nicht empfohlen<br />
AZ ® nLOF<br />
2000
Gewährleistungsausschluss<br />
<strong>Fotolacke</strong>, <strong>Entwickler</strong>, Remover, Haftvermittler, Ätzchemikalien <strong>und</strong> Lösemittel ...<br />
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<strong>MicroChemicals</strong> <strong>GmbH</strong><br />
Alle in diesem Dokument enthaltenen Informationen, Prozessbeschreibungen, Rezepturen etc.<br />
sind nach bestem Wissen <strong>und</strong> Gewissen zusammengestellt. Dennoch können wir keine Garantie<br />
für die Korrektheit der Angaben übernehmen.<br />
Wir garantieren nicht für die vollständige Angabe von Hinweisen auf (u. a. ges<strong>und</strong>heitliche,<br />
arbeitssicherheitstechnische) Gefahren, die sich bei Herstellung <strong>und</strong> Anwendung der Rezepturen<br />
ergeben (können).<br />
Gr<strong>und</strong>sätzlich ist jeder Mitarbeiter dazu angehalten, sich im Zweifelsfall in geeigneter Fachliteratur<br />
über die angedachten Prozesse vorab ausreichend zu informieren, um Schäden an Personen<br />
<strong>und</strong> Equipment auszuschließen.
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