Projekte »
micro resist technology GmbH
Projektnummer
16SV871/2
gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF)
Projektlaufzeit
1. April 1998 – 30. Juni 2001
Projektziele
Aufbauend auf seit ca. 1995 begonnenen Verfahrensentwicklungen
für die UV-lithographische Strukturierung dicker Photoresiste
und die galvanische Abformung der erzeugten Strukturen (auch
als Rapid Prototyping, 3D-Microforming, UV-LIGA bezeichnete Technologien)
sollten im Verbundprojekt die Verwendbarkeit dieser Verfahren
zur effizienten Fertigung von anwendungsorientierten
Mikrokomponenten erprobt werden. Die Arbeiten des Konsortiums
konzentrierten sich dabei auf die Herstellung von Mikrospulen,
die ihre Anwendung als magnetische Aktuatoren in Druckköpfen
von Hochleistungs-Tintenstrahldruckern finden
sollten.
Die Beiträge der micro resist technology GmbH erstreckten
sich im Rahmen ihres Teilvorhabens auf die Verfahrensentwicklung
für die UV-Lithographie hochaufbauender Photoresiste
(Schichtdicken von ~10 µm bis in den Bereich von mehr als
1 mm) bis hin zur Demonstration ihrer Fertigungstauglichkeit
für die Produktion von Mikroteilen.
Projektnutzen
Mit dem Projekt „Mikrostruk“ wurden die auch heute noch
gültigen Grundlagen für die lithographische Arbeit mit
hochviskosen Positiv-Photoresisten auf DNQ/ Novolak-Basis (aktuell:
ma-P 1275, ma-P 1275 HV), für Epoxidharz-basierte Resiste (EpoCore/EpoClad,
MCC-Resiste SU-8, ) sowie für die aktuellen Angebote der
Fertigungsdienstleistungen mit hochaufbauenden Resisten geschaffen.
Herausragende Ergebnisse der micro resist technology GmbH im Projekt „Mikrostruk“ waren
die Verfahrensentwicklungen der UV-Kontaktlithographie für
Positivresiste auf DNQ/ Novolak-Basis zur Strukturierung von
Schichtdicken bis ca. 50 µm mit Aspektverhältnissen (gemeint
ist das Verhältnis der Strukturhöhe zur –breite)
bis zu sechs sowie für SU 8-Epoxidresist bei 40 µm und
200 µm Schichtdicke mit Aspektverhältnissen bis zu zehn.
Die technologische Anwendungstauglichkeit der entwickelten Lithographieverfahren
wurde mit der Fertigung von magnetischen Aktuator-Kupferspulen, die
im Rahmen der Kooperation des Projektkonsortiums erfolgte, nachgewiesen
(siehe Abbildungen 1 und 2), wobei ca. 20 µm dicke Resistschichten
mit einem Aspektverhältnis bis ca. fünf erfolgreich
strukturiert wurden. Für den Leistungsnachweis der Lithographie
mit 200 µm dickem SU 8 wurde in Eigenregie ein kapazitiver
Beschleunigungssensor als Technologiedemonstrator entwickelt
und strukturiert (siehe Abbildungen 3 und 4). Darüber hinaus
wurden mit den Experimenten zur Anwendung von SU 8 als elektrisch
isolierender Schicht unter den Spulenwindungen die Grundlagen für
die später erfolgte Weiterentwicklung von Epoxidresisten
für den Einsatz als Funktionsmaterialien in Mikrosystemen [z.B.
für Wafer-Level-Packaging-(WLP )Lösungen] geschaffen.
Ausblick
Hochaufbauende (dicke) Photoresiste sind heute fester und wachsender
Bestandteil des Produktportfolios der micro resist
technology GmbH. Sie werden auf vielfältigen Gebieten der Mikrotechnologie
im Übergangsbereich von der Mikroelektronik zur Feinwerktechnik
dort eingesetzt, wo Strukturierungen mit höchster Präzision
und Dimensionen zwischen wenigen Mikrometern (Mikroelektronik)
bis zu einigen Millimetern (Feinwerktechnik) erforderlich sind:
für die elektrochemische Abformung von metallischen Mikrobauteilen
in LIGA-Verfahren wie sie unmittelbar im Projekt „Mikrostruk“ entwickelt
wurden, für spezielle Lift-off-Anwendungen, für Plasmaätzprozesse,
in denen sehr hohe Ätztiefen und Aspektverhältnisse
erzielt werden sollen, und im Falle des SU 8 für Anwendungen,
in denen den lithographischen Resiststrukturen in der Mikrosystemtechnik
selbst eine Funktionalität zukommt (z.B. für mikrofluidische
und Lab-on-Chip-Anwendungen, für Packaging-Lösungen,
oder bei Anwendung der Resiststrukturen als Stempel für
Prägeverfahren).
Wichtige Veröffentlichungen
Mischke H., Gruetzner G., Shaw M., Plasma Etching of Polymers like SU-8 and BCB, Proceedings of SPIE, Volume 4979, Micromachining and Microfabrication Process Technology VIII, editors John A. Yasaitis, Mary Ann Perez-Maher, Jean Michel Karam, January 2003, pp. 372-381
Engelke, R., Engelmann G., Gruetzner G., Heinrich M., Kubenz M., Mischke H., Complete 3D UV microfabrication technology on strongly sloping topography substrates using epoxy photoresist SU-8, Proceedings of the 29th International Conference on Micro and Nano Engineering (MNE 2003), editor J. R. A. Cleaver, Microelectronic Engineering, vol. 73-74 (une 2004), pp. 456-462
Engelke, R., Engelmann G., Gruetzner G., Heinrich M., Kubenz M., Mischke H., Complete 3D UV microfabrication technology on strong sloping topography substrates using SU-8, 29th International Conderence on Micro and nano Engineering MNE 2003, 22.-25. September 2003, Cambridge, U.K. (Poster)
Engelmann, G., Engelke, R., Heinrich M., Gruetzner G., Wolf J., Reichel H., Fabrication of high aspect ratio microstructures on strong sloping topography substrates, Micro System Technologies 2003, 7.-8. Oktober 2003, München (Vortrag)
Abbildung 1: Kupferspule (~13 µm hoch; Leitbahnbreiten und Abstände zwischen den Leitbahnen je 4,5 µm) auf einem Schichtstapel, bestehend aus 10 µm dicker NiFe-Grundplatte (als heller Untergrund sichtbar) und 2 µm dicker Isolationsschicht aus strukturiertem SU 8-Resist (dunkler Untergrund). Die UV-Kontaktlithographie erfolgte mit 20 µm dickem DNQ/ Novolak-basiertem Positivresist.
Abbildung 2: Kupferspule (~15 µm hoch; Leitbahnbreiten und Abstände zwischen den Leitbahnen je 4,5 µm) auf einem Schichtstapel, bestehend aus 10 µm dicker NiFe-Grundplatte (als Erhebung unter der Spule sichtbar, im Spulenzentrum freigelegt) und 2 µm dicker Isolationsschicht aus strukturiertem BCB-Polymer. Die UV-Kontaktlithographie erfolgte mit ~22 µm dickem SU 8-Epoxidresist.
Abbildung 3: Entwicklungsstufen des kapazitiven Beschleunigungssensors als Technologiedemonstrator für hohen Schichtaufbau (links oben: Entwurfszeichnung; rechts oben: mit 3D-UV-Lithographie strukturierter 200 µm dicker SU 8-Photoresist; unten: abgeformte Nickelstruktur nach plasmachemischer Resistentfernung)
Abbildung 4: UV-lithographisch strukturierte ~200 µm hohe SU 8-Resistform (links: Überblick, rechts: Detail). Mit Öffnungen im Resist von 20 µm Breite (siehe Pfeil im rechten Bild) wurde ein Aspektverhältnis von zehn/ 10 erzielt.
