DE3524846A1 - Verpackung fuer trockenresistmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verpackung für Trockenre­ sistmaterial, das auf Rollen gewickelt oder in Blatt­ form gestapelt ist.

Sogenannte Trockenresiste sind wäßrig-alkalisch oder mit organischen Lösungsmitteln verarbeitbare Fotoresiste aus Dreilagensystemen, bei denen die Fotopolymerschicht zwi­ schen einer Trägerfolie und einer Schutzfolie eingebet­ tet ist. Als Trägerfolie wird häufig eine Polyesterfo­ lie, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, und als Schutzfolie eine Polyolefinfolie, wie z.B. Polyethylen, verwandt.

Für den Verkauf, den Versand und die Lagerung werden die Fotoresiste im allgemeinen auf Rollen gewickelt, in lichtdichte Verpackungsfolien eingehüllt und in Pappkar­ tons untergebracht. Das Material für die Verpackungsfo­ lien ist häufig Polyethylen, das mit Ruß eingefärbt ist. Auf die Stirnflächen der Wickelkerne der Rollen werden quadratische oder rechteckige Scheiben aufgesteckt, die die Rollen vor mechanischer Beschädigung beim Transport und bei der Handhabung schützen sollen.

Die bekannte Verpackung dient in erster Linie dazu, die Fotoresiste vor der unerwünschten Einwirkung von Licht, insbesondere von ultravioletter Strahlung, vor Witte­ rungseinflüssen, vor mechanischer Beschädigung beim Transport und vor Verschmutzung zu schützen.

In der Praxis zeigt sich, daß derart verpackte Fotore­ siste nach längeren Transportwegen und/oder längeren Lagerzeiten zu Verklebungen an den Stirnkanten, beson­ ders ausgeprägt an den Stirnkanten nahe dem Wickelkern der Rolle, neigen. Der Fotoresist tritt in diesen Fäl­ len in geringer Menge an den Stirnkanten der Rolle aus und verklebt die einzelnen Lagen der Wicklung miteinan­ der. Solche Verklebungen beeinträchtigen die Weiterver­ arbeitung des Trockenresists empfindlich, da beim Ab­ wickeln des Fotoresists von der Rolle kleine Resist­ teilchen abgerissen werden, welche die Platten, bei­ spielsweise Druck- oder Leiterplatten, verschmutzen können, auf die der Fotoresist auflaminiert wird. Der­ artige Verklebungen der Stirnkanten von Fotoresistrol­ len treten nicht nur als Folge von langen Lagerzeiten auf, vielmehr wurde auch festgestellt, daß die Lager­ bedingungen als solche gleichfalls einen erheblichen Einfluß auf die Weiterverarbeitungseigenschaften des Fotoresists haben. So kann es vorkommen, daß eine ein Jahr lang gelagerte Fotoresistrolle noch einwandfrei verarbeitet werden kann, während eine andere Fotoresist­ rolle aus der gleichen Charge, an anderer Stelle unter anderen Lagerbedingungen gelagert, bereits nach drei Monaten unbrauchbar für die Weiterverarbeitung geworden ist.

Dieses unterschiedliche Verhalten von Fotoresistmate­ rial, das aus der gleichen Charge stammt, zeigt deut­ lich auf, daß die Lagerbedingungen und die Transport­ weise erheblichen Einfluß auf die Weiterverarbeitbar­ keit des Fotoresistmaterials haben. Die Verklebungen der Stirnkanten der Fotoresistrollen sind, wie nähere Untersuchungen zeigen, auf das Fließen der Fotopoly­ merschicht des Fotoresistmaterials zurückzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Fließen von gelagertem Trockenresistmaterial, unabhängig von der Zeitspanne zwischen der Herstellung und der Verarbei­ tung des Trockenresistmaterials, der Dauer der Lagerung und den Lagerbedingungen, zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verpackung aus einem weitgehend wasserdampfundurch­ lässigen Material mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit kleiner als 0,01 Gramm Wasserdampf pro Quadratmeter und Tag, bei einem Feuchtegefälle von 97% und einer Umge­ bungstemperatur von 23°C, besteht.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 9.

Die erfindungsgemäße Verpackung kann selbstverständlich auch für Trockenresistmaterial verwendet werden, das in Blattform gestapelt ist.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß bei dem absolut feuchtigkeitsundurchlässig verpackten Fotore­ sistmaterial Randaustritte praktisch nicht mehr vorkom­ men, und zwar auch dann nicht, wenn das Fotoresistma­ terial sehr lange gelagert wird. Unter "absolut feuch­ tigkeitsundurchlässig" ist hierbei eine Verpackung zu verstehen, deren Durchlässigkeit für den Wasserdampf der Luft so klein ist, daß sie mit den derzeit empfind­ lichsten Meßgeräten nicht mehr erfaßt werden kann. Die Grenze der Erfassung liegt z.Zt. bei etwa 0,001 g/m²d. Dieses Ergebnis ist sehr überraschend, denn die übli­ cherweise zur Verpackung verwendeten Polyethylenfolien gelten allgemein als wasserdampfundurchlässig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 die Geschwindkeit der Wasseraufnahme eines Fotoresists,

Fig. 3 die Viskosität zweier verschiedener Fotore­ siste in Abhängigkeit von ihrem Wassergehalt,

Fig. 4 schematisch in perspektivischer Schnittan­ sicht die Stirnkanten einer Fotoresistrolle, die in einer Verpackung nach der Erfindung längere Zeit gelagert ist,

Fig. 5 schematisch in perspektivischer Schnittan­ sicht die Stirnkanten einer Fotoresistrolle, die herkömmlich verpackt gelagert ist, und

Fig. 6 einen Schnitt durch ein für die Verpackung ver­ wendetes Folienschlauchmaterial.

Anhand der Fig. 1 bis 4 werden die Ergebnisse der an Fotoresistmaterialien durchgeführten Untersuchungen be­ schrieben, deren Auswertung zu der Verpackung nach der Erfindung führten.

Systematische Untersuchungen der Wasseraufnahme und der Viskosität von Negativ-Fotoresisten haben ergeben, daß die Viskosität der nach der Herstellung in trockenem Zustand angelieferten Fotoresiste durch Feuchtigkeits­ aufnahme aus der Luft durch Diffusion während der Lage­ rung sehr stark absinkt. Der durch die Verringerung der Viskosität dünnflüssig werdende Fotoresist kann dann unter dem Einfluß der Wickelspannung aus den Stirnkan­ ten der Fotoresistrollen austreten. Zwei weitere Effek­ te verstärken das Austreten von Fotoresist an den Stirnkanten infolge der Feuchtigkeitsaufnahme durch den Fotoresist. Dieser quillt bei der Wasseraufnahme, und der Quelldruck preßt den dünnflüssigen Fotoresist an den Rändern der Fotopolymerschicht heraus. Falls die Wickelkerne aus wasseraufnehmenden Materialien, wie bei­ spielsweise Pappe, bestehen, beginnen sie infolge der Luftfeuchtigkeit zu quellen, wodurch ihr Preßdruck an­ steigt und die voranstehend aufgezählten Effekte unter­ stützt.

Die Geschwindigkeit der Wasseraufnahme durch einen Fo­ toresist aus der Luft hängt naturgemäß von äußeren Um­ ständen ab. Fig. 1 zeigt die Wasseraufnahme einer drei­ lagigen Fotoresistprobe, bei welcher der Fotoresist ohne Träger- und Deckfolie der Luftfeuchigkeit ausge­ setzt wurde. Die Fotoresistprobe wird zunächst über Phosphorpentoxid scharf getrocknet und anschließend einer Atmosphäre mit 53% relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Bei Raumtemperatur ist die Sättigung der Probe nach 1,5 Stunden erreicht.

Fig. 2 zeigt die Wasseraufnahme einer beidseitig mit Folien bedeckten Fotoresistprobe, die gleichfalls wie die zuvor erwähnte Fotoresistprobe aus drei Lagen be­ steht. Diese Probe wurde zunächst über Phosphorpentoxid gleichfalls scharf getrocknet und dann einer Atmosphäre mit 53% relativer Luftfeuchigkeit ausgesetzt. Das Gleichgewicht ist nach 20 Stunden noch nicht erreicht.

Für den Verlauf der Wasseraufnahme einer an der Luft gelagerten Fotoresistrolle ergibt sich aus diesen Un­ tersuchungen, daß von den Stirnkanten her Feuchtigkeit schneller eindringen wird als durch die durch Folien geschützten Lagen des Fotoresistmaterials.

In Fig. 3 sind die Viskositäten zweier unterschiedli­ cher Fotoresistmaterialien als Funktion des Wasserge­ haltes der Fotoresistmaterialien dargestellt. Dabei ist der Wassergehalt des einzelnen Fotoresists in grober Näherung der Luftfeuchtigkeit proportional. Der Verlauf der Viskositäten läßt erkennen, daß Fotoresiste, die weitgehend trocken hergestellt werden und eine hohe An­ fangsviskosität besitzen, beim Lagern an der Luft, die im allgemeinen immer eine bestimmte Luftfeuchtigkeit besitzt, Wasser aufnehmen und dadurch dünnflüssig wer­ den, d.h. mit anderen Worten, ihre Viskosität sich ver­ ringert.

Die jeweilige Umgebungstemperatur hat insofern einen Einfluß auf die Viskosität der Fotoresiste, als diese mit steigender Temperatur absinkt.

Die Wasseraufnahme bedingt eine Quellung der Fotore­ siste, die zu einer Dicken- und Volumenzunahme bis zu 4,6% bzw. 13,8% führen kann, wenn die relative Feuch­ tigkeit der Luft von 0% auf 97% erhöht wird, bei ei­ ner Raumtemperatur von 23°C.

Aus den voranstehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Wasseraufnahme durch das Fotoresistmaterial, be­ dingt durch die relative Feuchtigkeit der Umgebungs­ luft, den Austritt von Fotoresistmaterial an den Stirn­ kanten von Rollen begünstigt. Für eine ideale Verpak­ kung folgt daraus, daß sie absolut wasserdicht sein muß, damit die bei der Herstellung von Fotoresist­ material eingestellte niedrige Feuchte des Materials bis zum Verbrauch erhalten bleibt und auch ein Tempera­ turanstieg beim Lagern das Fotoresistmaterial nicht zu dünnflüssig werden läßt. Die Verpackung nach der Erfin­ dung, die die Qualität des Fotoresistmaterials zuver­ lässig über lange Zeitspannen sichert, kann in ver­ schiedenen Weisen ausgeführt werden.

Wie in Fig. 4 in der schematischen und perspektivi­ schen Schnittansicht dargestellt ist, wird eine Foto­ resistrolle 2 von einer Verpackung 1 umschlossen, die aus einem Folienschlauch aus wasserdampfundurchlässigem Material besteht. Der Folienschlauch ist an den beiden Enden verschweißt oder verklebt. An den Enden ist der Wickelkern der Fotoresistrolle 2 mit Endscheiben abge­ schlossen, die nicht dargestellt sind. Die oberen Stirnkanten des Rollenwickels der Fotoresistrolle 2 sind frei von Fotoresist-Materialaustritten. Bei dem Verpacken ist es unerheblich, ob die Fotoresistrolle 2 direkt in die Verpackung 1 aus dem Folienschlauch ein­ geschweißt wird, oder ob die Fotoresistrolle 2 zuerst auf die Endscheiben gesteckt und dann eingepackt wird. Hierbei wird nur vorausgesetzt, daß sich innerhalb der Verpackung 1 keine wasserdampfabgebenden Materialien, wie beispielsweise Wickelkerne aus Pappe, befinden, da diese natürlich die Wirkung der wasserdampfdichten Ver­ packung 1 einschränken würden.

Die Wirkung der dichten Verpackung kann noch dadurch­ verbessert werden, daß unmittelbar vor dem Verschweißen oder Verkleben der Verpackung 1 die Luft aus dem Inne­ ren des Folienschlauchs abgesaugt oder durch trockene Luft oder ein trockenes Gas ersetzt wird.

Beim Verpacken der Fotoresistrolle 2 mit einem Folien­ schlauch ist sorgfältig darauf zu achten, daß der Fo­ lienschlauch nicht beschädigt wird. Kleine Löcher oder Risse ermöglichen, insbesondere bei Temperaturwechsel­ beanspruchung, das Durchtreten von Luft, die stets eine bestimmte Luftfeuchtigkeit besitzt, durch die Ver­ packung 1, so daß deren Wirkung teilweise aufgehoben wird. In bestimmtem Umfang kann der durch die eintre­ tende Luft eingebrachte Wasserdampf bei beschädigter Verpackung 1 durch einen Behälter 6, dessen Inhalt ein Trockenmittel 10 ist, beherrscht werden. Der Behälter 6 kann auf verschiedene Arten in der Verpackung 1 ange­ ordnet sein. Entweder wird der Behälter 6 mit der Foto­ resistrolle 2 mit eingepackt, in einer auf der Innen­ seite der Verpackung 1 vorgesehenen Schlaufe oder Ta­ sche eingeschoben oder in das Innere des Wickelkerns der Fotoresistrolle eingebracht. Das im Behälter 6 be­ findliche Trockenmittel bietet nur einen Schutz bei kleinen Beschädigungen der Verpackung 1, kann aber kei­ nesfalls die Verpackung 1 als solche ersetzen. Als Trockenmittel eignen sich zum Beispiel handelsübliche Silikagel-Sorten.

Als weitere Verpackung nach der Erfindung für eine oder mehrere Fotoresistrollen 2 ist ein Kanister aus Weiß­ blech vorgesehen, in den die Fotoresistrollen einzeln oder zu mehreren eingelötet sind, so daß keinerlei Luftfeuchtigkeit in das Innere der Verpackung eindrin­ gen kann.

Fig. 5 zeigt schematisch in perspektivischer Schnittan­ sicht eine Fotoresistrolle 2, die in einem schwarz ge­ färbten Polyethylen-Folienschlauch 11 bei 97% rela­ tiver Luftfeuchtigkeit elf Tage gelagert wurde. Die über gesättigter Kaliumsulfatlösung zum Einhalten von 97% relativer Luftfeuchtigkeit gelagerte Fotoresist­ rolle 2 zeigt nach dieser Lagerung die schematisch an­ gedeuteten Fotoresist-Austritte 5 an den Stirnkanten, verursacht durch den Eintritt feuchter Luft durch den als Verpackung dienenden Polyethylen-Folienschlauch 11, dessen Wasserdampfdurchlässigkeit i.a. erheblich größer als 1 g/m²d bei 85% relativer Feuchtedifferenz und 23°C Umgebungstemperatur ist.

In Fig. 6 ist im Schnitt ein für die Verpackung 1 ver­ wendetes Folienmaterial gezeigt. Es handelt sich hier­ bei um einen Polyester-Aluminium-Verbund aus einer bi­ axial gestreckten Polyester-Folie 7 als Trägerfolie, wie einer Polyethylenterephthalat-Folie (HOSTAPHAN®) der Firma Kalle Niederlassung der Hoechst AG, die mit einer Aluminiumfolie 8 kaschiert oder mit Aluminium bedampft und mit einer Polyethylen-Folie 9 kaschiert ist. Die Polyethylen-Folie 9 kann auch extrusionsbe­ schichtet sein. Die Polyester-Folie 7 hat eine Dicke von etwa 12 µm, die Aluminiumfolie 8 von 7 bis 12 µm und die Polyethylen-Folie 9 von 70 bis 100 µm. Die zuerst genannte Materialschicht, nämlich die Poly­ ester-Folie 7 des Verbunds liegt stets auf der Außen­ seite der Verpackung 1; die zuletzt genannte Schicht ist dem Verpackungsgut zugekehrt. Die Siegeltemperatur für den Folienverbund liegt zwischen 130 bis 180°C. Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist kleiner als 0,001 g/m²d und bietet somit eine genügende Dichtigkeit für die Lagerung der Fotoresistrollen, auch unter sehr ungünstigen Bedingungen.

Zur Überprüfung der Wirksamkeit der Verpackung bei der Verhinderung von Fotoresist-Austritten sind die in den folgenden Beispielen beschriebenen Vergleichsuntersu­ chungen ausgeführt worden.

Beispiel 1

Eine 100 m-Fotoresistrolle von 400 mm Breite des Foto­ resists "Ozatec T 138®" der Firma Kalle Niederlassung der Hoechst AG wurde sofort nach der Herstellung in einen zylindrischen Weißblechbehälter gesteckt, dieser mit einem Deckel abgeschlossen und anschließend zugelö­ tet. Eine zweite Fotoresistrolle aus dem gleichen Foto­ resistmaterial wurde in eine schwarz eingefärbte Folie aus Poylethylen eingeschlagen. Die Enden der Folie wur­ den in den hohlen Wickelkern der Fotoresistrolle lose eingesteckt. Die beiden unterschiedlich verpackten Fo­ toresistrollen wurden in einem Kunststoff-Behälter, auf einem Gitterrost liegend, bei einer Umgebungstemperatur von 23°C vier Wochen lang aufbewahrt. Auf dem Boden des Kunststoff-Behälters stand während dieser Zeit 2 cm hoch Wasser, so daß im Inneren des Kunststoff-Behälters stets eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit herrschte. Beide Fotoresistrollen wurden nach vier Wochen Lagerzeit ent­ nommen, geöffnet und visuell geprüft. Die im Weißblech­ behälter verpackte Fotoresistrolle zeigte nach dieser Lagerung keine Veränderung an den Stirnkanten, die völ­ lig einwandfrei und frei von Fotoresist-Austritten waren.

Die in der Polyethylenfolie verpackte Fotoresistrolle zeigte dagegen starken Austritt von Fotoresistmaterial an den Stirnkanten und Verklebungen dieser Austritte, die erfahrungsgemäß die Verarbeitbarkeit des Fotore­ sistmaterials sehr stark beeinträchtigen.

Beispiel 2

Es wurde in der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 ver­ fahren, anstelle des Weißblechkanisters wurde ein Fo­ lienschlauch aus dem voranstehend beschriebenen Poly­ lester-Aluminium-Verbund der Firma Kalle Niederlassung der Hoechst AG verwendet, und die freien Schlauchenden wurden unmittelbar nach dem Verpacken der Fotoresist­ rolle zugeschweißt. Nach vier Wochen Lagerzeit zeigte die derart verpackte Fotoresistrolle keine Veränderun­ gen an den Stirnkanten, die völlig einwandfrei waren. Insofern ist dieses Ergebnis ohne jede Einschränkung vergleichbar mit dem Ergebnis der Verpackung der Foto­ resistrolle in einem zugelöteten Weißblechkanister ge­ mäß dem Beispiel 1.

Die in der Polyethylen-Folie lose verpackte Fotore­ sistrolle zeigte dagegen, ebenso wie im Beispiel 1, starken Austritt von Fotoresist an den Stirnkanten und entsprechende Verklebungen der Fotoresist-Austritte.

Beispiel 3

Die Prüfanordnung war die gleiche wie im Beispiel 1. Eine Fotoresistrolle der gleichen Art wie im Beispiel 1 wurde in einen Folienschlauch aus Polyester-Aluminium- Verbund verpackt und dieser zugeschweißt. Der Folien­ schlauch wurde durch häufig wiederholtes Umknicken gezielt beschädigt, dabei wurde nur die Aluminiumfolie gebrochen, nicht jedoch die Trägerfolie und die aufka­ schierte Polyethylen-Folie, soweit dies visuell beur­ teilt werden konnte. Eine zweite Fotoresistrolle der gleichen Art wurde in einen Folienschlauch einge­ schweißt, der auf die zuvor beschriebene Art und Weise behandelt wurde. Zusammen mit dieser Fotoresistrolle wurde ein Beutel mit 100 g körnigem Silicagel verpackt. Beide verpackten Fotoresistrollen wurden dann, wie im Beispiel 1, vier Wochen über Wasser gelagert. Die Über­ prüfung der Fotoresistrollen nach dieser Zeit ließ bei der Verpackung ohne Trockenmittel einen geringen Rand­ austritt an einer Stirnkante der Fotoresistrolle erken­ nen, während die mit Trockenmittel zusammen verpackte Fotoresistrolle sich in völlig einwandfreiem Zustand befand.

Claims (9)

1. Verpackung für Fotoresistmaterial, das auf Rollen gewickelt oder in Blattform gestapelt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verpackung (1) aus einem weitge­ hend wasserdampfundurchlässigen Material mit einer Was­ serdampfdurchlässigkeit kleiner als 0,01 Gramm Wasser­ dampf pro Quadratmeter und Tag, bei einem Feuchtege­ fälle von 97% und einer Umgebungstemperatur von 23°C, besteht.

2. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit weniger als 0,001 Gramm Wasserdampf pro Quadratmeter und Tag be­ trägt.

3. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verpackung (1) ein an den beiden Enden verschlossener Folienschlauch ist.

4. Verpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Material des Folienschlauchs aus einem Verbund aus einer Polyesterfolie (7), bedampft mit Alu­ minium bzw. kaschiert mit einer Aluminiumfolie (8) und einer aufkaschierten bzw. extrusionsbeschichteten Poly­ ethylenfolie (9) besteht.

5. Verpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß vor dem Verschließen des Folienschlauchs das Innere des Folienschlauchs mit trockener Luft oder ei­ nem trockenen Gas gefüllt wird.

6. Verpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Luft im Inneren des Folienschlauchs vor dem Verschließen des Folienschlauchs abgesaugt wird.

7. Verpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden des Folienschlauches luftdicht ver­ klebt oder verschweißt sind.

8. Verpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verpackung die Gestalt eines zy­ lindrischen oder quaderförmigen Kanisters aus Weißblech aufweist, der an den Enden zugelötet ist.

9. Verpackung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß im Inneren der Verpackung (1) ein in einem Be­ hälter (6) verpacktes Trockenmittel (10) vorhanden ist.