Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-817
Main Title: Untersuchungen zum Einsatz des Negativresistmaterials SU-8 in der LIGA-Technik
Author(s): Schütz, Antje
Advisor(s): Lehr, Heinz
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das Ziel der Arbeit betraf Untersuchungen zur Tauglichkeit des Negativresistmaterials SU-8 im Gesamtprozess des LIGA-Verfahrens. Hierzu wurden erstmals die Belichtungs- sowie die Aufbereitungsparameter von SU-8 bei der Röntgentiefenlithographie systematisch bestimmt. Hauptkriterien waren Strukturgenauigkeit und Formstabilität. Insgesamt zeigte es sich, dass die Prozessparameter von SU-8, verglichen mit dem bisher eingesetzten Positivresist PMMA, erheblich genauer eingehalten werden müssen, damit ausreichend präzise und stabile Mikrostrukturen bei den Folgeschritten zur Tiefenlithographie, der galvanischen Abformung sowie dem Heissprägen oder Spritzgießen zu Verfügung stehen. Weitere Untersuchungen betrafen die Verträglichkeit der SU-8 Mikrostrukturen mit den verschiedenen Galvanikbädern sowie die Resistentfernung nach der Belichtung. Um zu einer systematischen Beschreibung des Einflusses der Synchrotronstrahlung (SR) beim Einsatz des SU-8 in der Röntgentiefenlithographie zu gelangen, wurde der Vergleich mit den bekannten Vorgängen bei der UV-Belichtung herangezogen: Durch Freisetzung katalytischer Protonen kommt es zur chemischen Verstärkung, wodurch eine hohe Empfindlichkeit des Resistmaterials SU-8 resultiert. Wesentliche Unterschiede zwischen der UV- und SR-Belichtung betreffen die Anzahl, die Verteilung, sowie die Art der Freisetzung der katalytischen Protonen. Dabei zeigen die in dieser Arbeit erstmals durchgeführten experimentellen Untersuchungen zur Bestimmung des Vernetzungsgrads, dass die Zahl der durch direkte Photonen freigesetzten Protonen bei der SR-Belichtung nicht ausreicht, um einen der UV-Belichtung vergleichbaren Vernetzungsgrad hervorzurufen. Dass es, wie experimentell gezeigt, trotzdem zu vergleichbaren Vernetzungsgraden bei ähnlichem Energieeintrag pro Volumeneinheit kommt, ist auf die Wirkung von Sekundärelektronen bei der SR-Belichtung zurückzuführen. Die Anzahl der Photonen bei der Tiefenlithographie ist, verglichen mit der UV-Belichtung, um einen Faktor 1000 kleiner. Doch verfügen die SR-Photonen über eine tausendfach höhere Energie, was die Aussendung einer großen Zahl von Sekundärelektronen bewirkt, die eine entsprechend große Zahl katalytischer Protonen freisetzt und damit auch bei der SR-Belichtung eine hohe Empfindlichkeit des SU-8 bewirkt. Verglichen mit dem bisher meist genutzten Standardresistmaterial PMMA führt der Einsatz des SU-8 in der Röntgentiefenlithographie zu wesentlich kürzeren Belichtungszeiten, so dass geringere Belichtungskosten entstehen. Darüber hinaus eröffnet der chemische Aufbau des SU-8 die Möglichkeit, stabile Mikrostrukturen direkt im Belichtungsprozess herzustellen. da bei der Vernetzungsreaktion ein Duroplast mit einer vergleichsweise großen Festigkeit entsteht. Nachteilig gegenüber PMMA ist die äußerst schwierige Entschichtung des Resists nach Belichtung und Entwicklung, so dass sich der Einsatz von SU-8 nicht für alle Belange der Mikrofertigung eignet. Zur Herstellung einer kostengünstigen, hochpräzisen Arbeitsmaske wurde ein Maskenfertigungsprozess auf Basis einer Glaskohlenstoffmembran entwickelt. Der entscheidende Vorteil liegt in der Herstellung von Zwischen- und Arbeitsmaske auf einem Substrat, da diese Art der Prozessführung prinzipiell eine höhere Präzision des Strukturübertrags ermöglicht, als die Anfertigung zweier separater Einzelmasken. Die Optimierung der Abscheidung von Cu-Mikrostrukturen wurde durch den Einsatz einer rotierenden Kathode vorangetrieben. Dies ermöglicht, wie gezeigt werden konnte, eine deut-liche Verringerung der im Randbereich von Mikrostrukturen auftretenden Randüberhöhung sowie insgesamt eine deutlich gleichmäßigere Abscheidung der Cu-Strukturen im gesamten Bereich.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-7182
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1114
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-817
Exam Date: 22-Apr-2004
Issue Date: 21-Jun-2004
Date Available: 21-Jun-2004
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Galvanik
LIGA-Technik
Mikrostrukturen
Röntgentiefenlithoraphie
SU-8
Synchrotronstrahlung
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