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Analytik von Novolak-Epoxidharzen für die Resistentwicklung in der Mikrosystemtechnik

Nordt, Sawa :
Analytik von Novolak-Epoxidharzen für die Resistentwicklung in der Mikrosystemtechnik.
Deutsches Kunststoff-Institut / Makromolekulare Chemie
[Ph.D. Thesis], (2010)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Analytik von Novolak-Epoxidharzen für die Resistentwicklung in der Mikrosystemtechnik
Language: German
Abstract:

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.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Negative photoresists are used for material structuring in photolithography. Their main component is a novolac epoxy resin, which possesses a broad distribution in molecular weight and functionality. This pronounced molecular heterogeneity affects the reproducibility of the lithographic structuring process and the properties of the structured material. The goal of this work are the development of a method for the full characterization of the negative photoresist and its main component, the novolac epoxy resin, and the establishment of structure-property relationships for X-ray based lithographic processing. In order to characterize the negative photoresist, the structures obtained by photolithography, and the behaviour of the resist during the lithographic process, chromatographic, spectroscopic and thermal methods were used. Information on molecular parameters and on the mechanism of photocuring could be derived. Resist’s properties like flexibility, hardness, glass transition temperature, and solubility correlated with the molecular weight and the functionality distribution of the selected novolac epoxy resin. To examine the effect on the lithographic results, fractions of different molecular weight and functionality were produced by preparative solution-precipitation fractionation and characterized with size exclusion and gradient chromatography, MALDI-ToF mass spectrometry and differential scanning calorimetry. It is shown that specific oligomers have a positive effect on the X-ray-induced network-building process of the material. According to this, a chemical optimization of the negative photoresist was done, which leads to a good and reproducible structuring result in he lithographic process.English
Uncontrolled Keywords: Novolak-Epoxidharz, Photoresist, Lithographie, Chromatographie, FTIR-Spektroskopie, MALDI-ToF-Spektrometrie, NMR-Spektroskopie
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Novolak-Epoxidharz, Photoresist, Lithographie, Chromatographie, FTIR-Spektroskopie, MALDI-ToF-Spektrometrie, NMR-SpektroskopieGerman
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Chemie > Makromolekulare Chemie
Date Deposited: 13 Dec 2010 11:37
Last Modified: 07 Dec 2012 11:58
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-23614
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Pasch, Prof. Dr. Harald and Rehahn, Prof. Dr. Matthias
Refereed: 25 October 2010
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2361
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