Analytik von Novolak-Epoxidharzen für die Resistentwicklung in der Mikrosystemtechnik
Nordt, Sawa - Technische Universität Darmstadt (2010)
Novolak-Epoxidharze, die zur Herstellung von Negativ-Photoresisten für die Materialstrukturierung mittels Lithographie verwendet werden, weisen aufgrund der verwendeten Syntheseverfahren eine breite Molekulargewichts- und Funktionalitätsverteilung auf. Diese erhebliche molekulare Heterogenität beeinflusst die Anwendungseigenschaften und die Reproduzierbarkeit der lithographischen Strukturierungsprozesse. Ziel dieser Arbeit waren Methodenentwicklung zur vollständigen Charakterisierung eines Negativ-Photoresists sowie deren Hauptkomponente, des Novolak-Epoxidharzes, um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für die Röntgenlithographie zu erstellen. Zur Charakterisierung des verwendeten Negativ-Photoresists, der lithographisch erhaltenen Strukturen als auch des Verhaltens des Resists während der lithographischen Prozessierung wurden neben chromatographischen auch spektroskopische und thermische Analysemethoden verwendet.
So konnten entsprechende Parameter bestimmt und der Härtungsmechanismus genauer untersucht werden. Reisteigenschaften wie Flexibilität, Härte, Glasübergangstemperatur und Löslichkeit korrelieren mit dem Molekulargewicht des verwendeten Epoxidharzes. Zur Untersuchung des Molekulargewichtseffekts auf die lithographischen Ergebnisse wurden durch präparative Lösungs-Fällungs-Fraktionierung Epoxidharzfraktionen unterschiedlicher Molmasse hergestellt. Diese wurden mit Hilfe chromatographischer als auch massenspektroskopischer Methoden bezüglich ihrer Molmassen- und Funktionalitätsverteilung charakterisiert. Dabei hat sich gezeigt, dass bestimmte Oligomeranteile einen positiven Einfluss auf die röntgeninduzierte Netzwerkbildung des Materials zeigen. Daraufhin wurde eine Möglichkeit gefunden, den Negativ-Photoresist chemisch so zu optimieren, dass dieser sehr gute und reproduzierbare Strukturierungsergebnisse in der Röntgenlithographie zeigt.