1.) Gibt es exakte Daten zur hohen Ätzresistenz der ma-P 1200 – Resiste?

Die ma-P 1200 – Resiste weisen eine hohe Ätzresistenz auf. So ergibt ma-P 1200 z.B. gute Resultate beim Trockenätzen (u.a. mit CF4 oder Hochdichte-Plasma SF6/O2).
Die Ätzraten der Resiste hängen stark von den Ätzbedingungen ab. Die Ätzanlage hat einen Einfluss, die zu ätzende offene Waferfläche, die Ätzgaszusammensetzung und andere Parameter wie z.B. Druck, Temperatur oder die Spannung.
ma-P 1200 – Resiste haben eine gute thermische Stabilität. Dies ermöglicht eine weitere thermische Stabilisierung der Resiste vor dem anschließenden Plasmaätzen. So ist z.B. ein Hardbake bei 120 °C im Ofen günstig (mit Temperaturrampe, um Strukturverrundungen zu minimieren), wozu vorher auch ein stärkerer Prebake nötig ist. Im Falle einer 7,5 µm dicken ma-P 1275 – Schicht wäre das z.B. ein Prebake bei 110 °C für 5 – 10 min auf der Hotplate.
Wir können keine genaueren Zahlenwerte zur Ätzrate angeben. Dies ist nahezu unmöglich, da die Ätzbedingungen von Labor zu Labor unterschiedlich sein können.

2.) Wie kann ich Bläschen in der Resistschicht vermeiden?

Blasenbildung im Resist kann verschiedene Ursachen haben.

Vor allem bei höherviskosen Resisten können größere Blasen entstehen, wenn der Resist zu sehr geschüttelt wurde oder größeren Temperaturschwankungen ausgesetzt war. Die Blasen verschwinden, wenn der Resist eine Weile ruht (z.B. wenn die Flasche einige Zeit im Reinraum unter konstanten klimatischen Bedingungen aufbewahrt wird).
Blasen, die während des Prebakes von dicken Resistschichten auftreten, werden durch das Verdunsten des Lösungsmittels verursacht. Dies wird wiederum nur bei hochviskosen Resisten beobachtet. Es ist wichtig, in diesem Fall eine bestimmte Relaxationszeit zwischen der Schleuderbeschichtung und dem Prebake einzuhalten, um die Entstehung von Blasen zu verhindern.
Verschiedene Ursachen sind möglich für kleinere Bläschen in den belichteten Arealen. Die Regulierung der jeweiligen Prozessbedingung verhindert die Bläschenbildung:

  • Die Resistschicht ist nicht trocken genug, d.h. der Prebake (= Softbake) war nicht ausreichend.
  • Die Belichtungsdosis war viel zu hoch. Dies ist verbunden mit einer gegenüber den Standardprozessbedingungen deutlich verringerten Entwicklungszeit.
  • Es wurde zu viel Primer verwendet (HMDS auf Si und SiO2).
  • Die Reinraumbedingungen lagen außerhalb der Toleranz. Insbesondere eine zu hohe Luftfeuchte kann die Bildung von Bläschen verursachen.

3.) Ist ma-P 1200 starken Säuren gegenüber stabil?

Generell halten ma-P 1200 – Resiste starken Säuren sehr gut stand. In Untersuchungen wurde z.B. gezeigt, dass 2,5 µm dicke ma-P 1225 und 7,5 µm dicke ma-P 1275 - Schichten, beide unter Standardbedingungen verarbeitet, konzentrierte HCL bei 45…50 °C mindestens 10 min problemlos aushalten. Es wurde kein Angriff an der Resistoberfläche beobachtet.
Konzentrierte HF ist jedoch schwierig für alle Photoresiste (vgl. Frage 4).
Auch stark oxidierende Säuren können Probleme verursachen. Die Resiststabilität hängt in diesen Fällen von der Temperatur und der Zusammensetzung des Ätzmittels ab.

4.) Kann ich ma-P 1200 – Resiste als Maske für das HF-Glasätzen anwenden?

Das HF-Ätzen ist sehr anspruchsvoll. HF greift den Resist nicht an. Aber es kann unter den Resist diffundieren und ihn von unten abheben, was eine schlechte Haftung auf dem Substrat verursacht. Darum sollte eine so hohe Schichtdicke wie möglich gewählt werden. Und der Resist sollte stabilisiert werden (stärkerer Prebake und Hardbake). Trotzdem hängt es stark von der HF-Konzentration und der Ätzzeit ab, wie weit der Photoresist dem Ätzen standhält.
In der Literatur ist erwähnt, dass ma-P 1200 für das Ätzen mit gepufferter HF geeignet ist [*].

[*] A. Pozzato, S. Dal Zilio, G. Fois, D. Vendramin, G. Mistura, M. Belotti, Y. Chen, M. Natali, Microelectronic Eng. 83 (2006), 884-888, doi:10.1016/j.mee.2006.01.012

5.) Kann ich Positivresiste für Lift-off-Prozesse verwenden?

Für Lift-off-Prozesse kann ein Zweischichtsystem angewendet werden. LOR (ein nicht lichtempfindliches Polymer, das von MicroChem Corp. für verschiedene Schichtdicken angeboten wird) kann z.B. als untere Schicht eingesetzt werden. In einem zweiten Schritt wird ein Positivresist, z.B. aus der ma-P 1200 – Serie, als obere Schicht aufgebracht. Während der wässrig-alkalischen Entwicklung werden die belichteten Areale der Positivresistschicht aufgegelöst und ebenso die LOR-Schicht darunter. Das unterschnittene Profil in der unteren Schicht wird durch Variation der Entwicklungszeit und der Prebakebedingungen der LOR-Schicht eingestellt. 
Für einige Anwendungen kann der Lift-off mit einem Einschicht-Resist, der kein unterschnittenes Profil ergibt, durchgeführt werden. So wäre z.B. die Verwendung von ma-P 1200 – Resist ohne zusätzliche Unterschicht ausreichend – vorzugsweise in etwas höherer Schichtdicke, um dem Stripper den Angriff an den Resist-Seitenwänden zu ermöglichen. In diesem Fall ist die Qualität der Ränder des abgeschiedenen Metalls geringfügig schlechter als in einem Zweischichtprozess.

6.) Gibt es einen Entwickler, der Al und Al-haltige Substrate nicht angreift?

Wir empfehlen, „Developer Concentrate” von DOW Electronic Materials für die Entwicklung von Resisten der ma-P 1200 – Serie auf Al oder Al-haltigen Substraten anzuwenden. Der Entwickler kann von unserem Unternehmen bezogen werden. Er enthält Metasilikat, das Al praktisch nicht angreift. 

Beispiele zur Anwendung von ma-P 1200 – Resisten in der Literatur:

[1]   W. Schrott, M. Svoboda, Z. Slouka, D. Šnita, Metal electrodes in plastic microfluidic systems, Microelectronic Engineering, 86 (2009), 1340-1342; 
doi: 10.1016/j.mee.2009.01.001
ma-P 1275 dient als Galvanik-Form für Au- und Cu-Strukturen in mikrofluidischen Systemen.

[2]   P.W. Leech, G.K. Reeves, A.S. Holland, Reactive ion etching of TiN, TiAlN, CrN and TiCN Films in CF4/O2 and CHF3/O2 Plasmas, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 890 (2006), 0890-Y08-13.1-6;doi: 10.1557/PROC-0890-Y08-13
ma-P 1205 dient als Ätzmaske für das Plasma-Ätzen bei der Herstellung von Stempeln für die Imprintlithographie.

[3]   G. Kaltsas, A. Petropoulos, K. Tsougeni, D. N. Pagonis, T. Speliotis, E. Gogolides, A. G. Nassiopoulou, A novel microfabrication technology on organic substrates - Application to a thermal flow sensor, Journal of Physics: Conference Series 92 (2007) 012046; doi:10.1088/1742-6596/92/1/012046
ma-P 1275 wird in einem Lift-off-Prozess mit Pt-Abscheidung genutzt bei der Herstellung eines thermischen Fluss-Sensors.

[4]   J.-C. Galas, D. Bartolo, V. Studer, Active connectors for microfluidic drops on demand, New J. Phys. 11 (2009) 075027; 
doi:10.1088/1367-2630/11/7/075027
Nach dem Reflow dient ma-P 1275HV als Form für die Abformung mit PDMS bei der Herstellung aktiver mikrofluidischer Kupplungen.