Glossar

Fotolackprozesse / Fotolack entfernen

Fotolack lässt sich sehr leicht mit Hilfe eines Plasmaprozesses entfernen, meist unter Anregung durch Mikrowellen. Diese Konfiguration bietet die beste Abtragsrate bei gleichzeitig minimaler Schädigung der Bauelemente im Plasma.

Das Prozessieren einer größeren Anzahl von Wafern im Batch stellt die günstigste Variante in Bezug auf die Kosten per Wafer dar und bietet die Möglichkeit, den Lack von beiden Seiten gleichzeitig zu entfernen. Allerdings sind die Ergebnisse in der Homogenität des Abtrags durch die Geometrie der Waferbeladung begrenzt. Bei einem Prozess mit reinem Sauerstoff mit vollständiger Entfernung des Lackes spielt dieser Effekt jedoch kaum eine Rolle, da dieser Prozess automatisch auf der darunterliegenden anorganischen Schicht stoppt.

Die Abtragsrate beim Sauerstoffprozess wird umso höher, je mehr die Temperatur der Scheiben steigt. Zur Begrenzung dieses Vorganges haben wir einen Prozess entwickelt, der mit gleichbleibender Temperatur abläuft. Der Vorteil ist das Erreichen einer möglichst hohen Abtragsrate, ohne die voreingestellte Scheibentemperatur zu übersteigen. Die Temperaturüberwachung erfolgt durch ein Infrarot-Thermometer mit entsprechender Steuerung der Mikrowellenleistung.

Unsere Batch Systeme

Bei größeren Scheiben wird meist ein Einzelscheibenprozess bevorzugt, da sich dieser gut automatisieren lässt und bessere Ergebnisse in Bezug auf die Gleichmäßigkeit bietet.

Meist wird der Prozess zum Lackentfernen mit reinem Sauerstoff gefahren, manchmal aber auch in Verbindung mit Sondergasen, um spezielle Anforderungen bei Abtrag, Abtragsrate und Scheibentemperatur erfüllen zu können. Dies ist besonders beim Entfernen von Lack nach einer Hoch-Dosis-Implantation wichtig. Bei Schichten, die stark zum Oxidieren neigen, kann alternativ auch Wasserstoff als Prozessgas verwendet werden.

Unsere Einzelwaferanlagen

  • GIGAfabM
  • GIGAfab A300
  • GIGAfab LED für 150mm und 200mm Wafer mit autom. Beladung GIGAfab LED für Flat Panel Displays

Descumming nach Lithografie

Beim Descumming wird eine sehr geringe Schicht des Fotolackes mit hoher Gleichmäßigkeit entfernt, um die exponierte Substratfläche für den nachfolgenden Schritt der Galvanisierung oder einen Lift-off-Prozess vorzubereiten. In beiden Fällen sind sowohl eine sauber definierte Lackflanke als auch eine Substratoberfläche ohne organische Verunreinigung gefordert, damit die nachfolgend abgeschiedene Metallisierung gut haftet und die gewünschten Profile aufweist.

Kleinere Substratgrößen lassen sich dabei gut und kostengünstig in einem Batchprozess bearbeiten, z.B. bei der Herstellung von opto-elektronischen Bauelementen oder SAW-Filtern. Hierzu können wir je nach Substratgröße und Anforderungen der Bauelemente die Prozesskammer und die Belademöglichkeiten gestalten und spezielle Prozesse mit mehreren Schritten unter Verwendung spezieller Gase entwickeln.

Größere Wafer können auf Grund der strengen Anforderungen, zum Beispiel im Bumping-Prozess, nur noch im Einzelscheibenprozess bearbeitet werden. Hier lässt sich mit entsprechender Gestaltung der Kammer und des Prozesses eine Gleichmäßigkeit von 5% auf einem 300mm großen Siliziumwafer erreichen.

Entfernen von Opferschichten

Bei der Herstellung dreidimensionaler Strukturen werden sogenannte Opferschichten genutzt, die während der Entstehung der Elemente als Stützgerüst fungieren. Nach der Fertigstellung der dreidimensionalen Strukturen werden diese Schichten wieder entfernt, damit die Strukturen ihre mechanische Funktion als Trägheitsmasse, Sensor oder Antrieb erfüllen können.

Bei der Entfernung solcher Opferschichten nutzt man die sehr hohe Spaltgängigkeit des Mikrowellenplasmas, die die Radikale aus dem Plasma sogar durch sehr kleine Öffnungen gelangen lässt. In Verbindung mit der direkten Mikrowellenanregung in der Prozesskammer sind die Plasmasysteme der PVA TePla AG bestens geeignet, um organische Opferschichten zu entfernen, die nur durch sehr kleine Öffnungen zugänglich sind. Darüber hinaus sind unsere Prozesse gut geeignet, um SU-8 als Opferschicht zu entfernen.

Polymer entfernen

Der Ätzprozess für tiefe Gräben in einkristallines Silizium besteht aus einer vielfachen Wiederholung von Ätz- und Abscheideschritten nach dem „Bosch-Prozess“. Dabei wird die Seitenwand des bereits geätzten Grabens mit einem Polymer passiviert, um sie im nachfolgenden Schritt vor der weiteren Ätzung zu schützen. Nachdem die Ätzung die gewünschte Tiefe erreicht hat, muss dieses Seitenwandpolymer vor den nächsten Prozessschritten entfernt werden. Dies kann durch einen relativ einfachen Plasmaprozess geschehen, bei dem die Radikale tief in die geätzten Gräben vordringen und die Polymerschicht in flüchtige Komponenten zerlegen.

Wichtiges Kriterium für diesen Prozess ist die Scheibentemperatur: je höher die Temperatur, desto besser die Polymerentfernung. Bei entsprechender Gestaltung der Prozesskammer lässt sich dieser Prozess sowohl in einem Batch als auch in einem Einzelscheibenreaktor durchführen.

Der „Bosch-Prozess“ wurde von der Robert Bosch GmbH entwickelt und ist durch verschiedene Patente geschützt.

Oberflächenaktivierung

Die Oberfläche eines Gegenstands kann verschiedene Energiezustände annehmen. Diese werden unter anderem dadurch beschrieben, wie flüssigkeitsabweisend sie sind. Stark abweisende Oberflächen werden hydrophob genannt. Dieser Zustand lässt sich durch einen einfachen Test ermitteln, bei dem ein kleiner Flüssigkeitstropfen auf die Oberfläche aufgebracht wird. Dabei wird beobachtet, wie stark sich der Tropfen ausbreitet oder eine Kugel bildet. Der Messwert hierzu ist der sogenannte Kontaktwinkel. Bei hydrophoben Oberflächen ist dieser Winkel sehr groß und eine Nassätzung kommt nur sehr ungleichmäßig in Gang.

Die Oberflächenenergie kann durch einen einfachen Aktivierungsprozess vom hydrophoben in den hydrophilen Zustand überführt werden. Ein kurzer Prozess mit Sauerstoff, eventuell mit Argon gemischt, verändert die Oberfläche zu einem sehr niedrigen Kontaktwinkel, sodass ein nachfolgender nasschemischer Prozess viel schneller und gleichmäßiger verläuft als ohne diese Vorbehandlung.

Eine andere Anwendung von Plasmaprozessen ist die Umwandlung mit verschiedenen Kontaktwinkeln unterschiedlicher Oberflächen des gleichen Substrates. Dies wird zum Beispiel als Vorbehandlung von Gläsern für OLED-Flachbildschirme verwendet, die im Tintenstrahlverfahren hergestellt werden.

Solarzellen Kantenätzen

Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Solarzellen ist die Kantenisolation. Dabei werden die Kanten von der dort befindlichen Dotierung befreit, da diese Schicht einen Kurzschluss des P-N-Übergangs darstellt. Für diesen Prozessschritt haben wir einen speziellen Plasma-Ätzprozess im Zellenstapel entwickelt, der mit einem Prozessgemisch aus einem fluorhaltigen Gas und einem Oxidanten arbeitet.

Der Zellenstapel wird dem Ätzprozess nur an den Kanten ausgesetzt, die benachbarten Zellen schützen die Flächen. Die Gleichmäßigkeit des Prozesses wird durch die Rotation des Zellenstapels während des Prozesses gewährleistet. Der Durchsatz für diesen Prozess liegt bei etwa 800 Zellen je Stunde.

Der Zellenstapel wird in einer Zellenpresse zusammengehalten, der optional angeboten wird. Mit der Beladehilfe ist es sehr leicht, einen Stapel in die Zellenpresse zu laden oder wieder zu entnehmen. Zellenpresse und Beladehilfe sind für Zellen von 4”, 5” oder 6” sowie für verschiedenen Stapelhöhen ausgelegt.

Der Prozess benötigt einen relativ hohen Anteil an fluorhaltigem Gas in Verbindung mit einem Oxidanten, um die gewünschte Abtragsrate zu erzielen.

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PVA MPS GmbH
Metrology & Plasma Solutions GmbH

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