Maskierung & Mikromusterung

Die Mikrostrukturierung erfolgt in der Regel durch Maskierung. Die Erstellung einer Fotomaske beinhaltet wichtige Spezifikationen, die sich direkt auf die Übertragung des Musters auswirken können. Das Maskenmaterial, die Umgebungsbedingungen und die Art des Resists müssen berücksichtigt werden. Vor der Verarbeitung müssen jedoch die Merkmale des Fotomaskenentwurfs festgelegt werden.  

Die Abmessungen und die Dicke der Maske können je nach Art der Belichtung festgelegt werden. Es gibt zwei Hauptformen von Belichtungswerkzeugen, die als Kontakt- und Projektionsdruck bekannt sind. Bei der Kontaktphotolithographie wird ein gewünschtes Maskenmuster in der gleichen Größe hergestellt, wie es auf der Substratoberfläche repliziert werden soll. Beim Kontaktdruck ist der Maßstab der Fotomaske 1X, was bedeutet, dass keine Anpassungen vorgenommen werden. Der Projektionsdruck ist dagegen oft komplizierter und beinhaltet veränderte Merkmale, die je nach Anwendung größer oder kleiner gemacht werden müssen. Beim Projektionsdruck wird der Maßstab der Fotomaske in der Regel auf eine 4- oder 5-fache Verkleinerung eingestellt.  

Fotomasken 

Fotomasken können entweder in Form von Hart- oder Weichmasken vorliegen. Hartmasken werden aus Glas oder Quarz hergestellt, während Weichmasken aus flexiblen Polyesterfolien bestehen. Die Steifigkeit von Hartmasken ermöglicht eine höhere Lösungsmittelbeständigkeit, keine temperaturbedingte Ausdehnung, eine bessere Auflösung der Merkmale und eine einfache Reinigung. Der Nachteil von Hartmasken ist, dass sie im Vergleich zu Weichmasken relativ teuer sind. Weichmasken bieten eine kostengünstige Lösung für einen schnelleren Herstellungsprozess.  

Die meisten Fotomasken, die in der Fotolithografie verwendet werden, haben zwei Farbtöne, dunkle und klare. Die dunklen Bereiche geben die zu absorbierenden Bereiche an, während die hellen Bereiche nicht absorbierend sind und das Licht reflektieren. Das Absorbermaterial kann je nach Vorliebe des Benutzers ausgewählt werden. Übliche Absorbermaterialien sind Chrom und Aluminium aufgrund ihrer hohen Reflexionseigenschaften. Die Art des Fotolacks, der auf ein Substrat aufgebracht wird, bestimmt auch, welche Bereiche dem UV-Licht ausgesetzt sind. Bei einem Positivresist bestimmen die Bereiche, die dem UV-Licht ausgesetzt sind, die Entfernung des Resists. Bei einem Negativresist hingegen werden die belichteten Bereiche vernetzt. Die optische Dichte eines Absorbermaterials sollte ebenfalls berücksichtigt werden, da dieser Wert den Grad der Lichtdurchlässigkeit angibt. Im UV-Spektrum sollte dieser Wert etwa bei drei liegen.  

Verschiedene Umweltbedingungen können die Langlebigkeit von Fotomasken beeinträchtigen. Zu diesen Bedingungen gehören in der Regel Temperatur, Feuchtigkeit und Spannung. Die Maske kann altern, wenn die Verarbeitungsbedingungen variieren. Daher sollten alle Masken, die bei Fotolithografieprozessen verwendet werden, in einer Reinraumumgebung hergestellt werden. Die Temperatur, der eine Maske ausgesetzt ist, wirkt sich direkt auf den so genannten Wärmeausdehnungskoeffizienten aus. Dieser Wert gibt an, inwieweit sich ein Maskenmaterial bei Temperaturänderungen verändert. Ein idealer Wärmeausdehnungskoeffizient sollte relativ niedrig sein, um temperaturbedingte Verformungen zu vermeiden. Die Luftfeuchtigkeit wird ebenfalls durch einen Feuchtigkeitsausdehnungskoeffizienten bestimmt. Bei höherer Luftfeuchtigkeit kann es zu einer Ausdehnung kommen, während eine geringere Luftfeuchtigkeit zu einer Schrumpfung führt. Hartmasken werden durch Feuchtigkeitsänderungen nicht beeinträchtigt. Mechanische Spannungen können aufgrund von Kontaktbelichtungsgeräten auftreten und sollten bei der Verwendung einer weichen Fotomaske berücksichtigt werden.  

Platypus Technologies bietet Konstruktionsdienstleistungen an, die mit CAD-Software für die Gestaltung von Fotomasken ausgestattet sind. Mit Hilfe der hauseigenen Fotolithografie können dann hochwertige Oberflächen für eine Reihe von Anwendungen hergestellt werden. Wenden Sie sich noch heute an uns, damit wir Sie bei der Entwicklung und Umsetzung von Fotomasken unterstützen können!