Resist-Wiki Allgemein Prozessverfahren

Interferenzlithographie

Die Interferenzlithographie ist eine seltener genutzte Methode zur Strukturierung. Das Prinzip ist das gleiche wie in der Interferometrie oder auch Holographie. Durch die Überlagerung zweier oder auch mehrerer kohärenter Lichtwellen kommt es zur Ausbildung eines periodischen Interferenzmusters.
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Bestimmung der Leitfähigkeit von Electra 92-Schichten auf Glas

Die spezifische Leitfähigkeit in dünnen Schichten kann mit unterschiedlichen Methoden ermittelt werden, z.B. berührungsfrei durch Wirbelstrommapping oder auch nach einer direkten Kontaktierung mittels Vierpunktmethode (Vierspitzenmessung).
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Stabilisierung/ Härtung von Lackschichten

Zahlreiche Anwendungen erfordern strukturierte Resistarchitekturen die durch eine nachträgliche Härtung gegenüber organischen Lösungsmitteln langzeitstabil werden. Die novolakbasierten Lacke zeigen nach Härten bei Temperaturen >150°C, im Fall der CAR-Resists zusätzlich unterstützt durch eine intensive Flutbelichtung
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Aluminiumstrukturen direkt entwickelt

Strukturen aus Aluminium werden üblicherweise durch die Herstellung einer Lackmaske und anschließendem nasschemischen Ätzen erzeugt. Mit dem Negativlack SX AR-N 4360/1 kann die elegante Methode der Direktentwicklung angewendet werden.
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Belichtung

Kontaktbelichtung In einer Kontaktbelichtung werden Fotomaske und Substrat in direkten Kontakt gebracht. Dieses Verfahren führt zur besten Auflösung aller Schattenwurfverfahren, da die Lichtbeugung und der damit verbundene Auflösungsverlust auf das durch die Lackdicke bedingte Minimum reduziert wird.
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Nasschemisches Ätzen

Beim nasschemischen Ätzen werden die chemischen Bindungen des zu bearbeitenden Materials durch meist aggressive Ätzmedien aufgebrochen und in lösliche Bestandteile überführt.

Nasschemische Ätzverfahren stellen dabei sehr hohe Anforderungen an die schützende Lackschicht. Dabei sind, neben der Wahl eines geeigneten Resists, das verwendete Ätzmediums, die  Dauer des Ätzschrittes sowie  die Ätztemperatur (bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit) entscheidende Prozessparameter. Ein weiterer wichtiger Punkt sind die Haftungseigenschaften des Resists auf dem zu ätzenden Substrat. Eine unzureichende Lackhaftung kann zur Ablösung der Lackschicht führen, dadurch werden die Substrate unbrauchbar. Haftungsprobleme und Risse in der Lackschicht treten häufig an den  Lackkanten zuerst auf, da lokale Wärme- und Gasentwicklung hier zu einer zusätzlichen mechanischen Belastung führen. Speziell im Fall der HF-haltigen Ätzen kann es zusätzlich, bedingt durch die Diffusion von Fluoridionen durch die Lackschicht, zu großflächigen Lackablösungen kommen und die Substratoberfläche wird angegriffen. Generell kann die Lackhaftung  durch eine geeignete Vorbehandlung des Substrates (Haftvermittler) sowie einer optimierter Prozessführung (ausreichende Lackdicke, angepasster Softbake und PEB, ev. abschließendes Hard-Bake) verbessert werden.

Man unterscheidet anisotropes Ätzen (raten-limitiertes Ätzen, wenn die Aktivierungsenergien für unterschiedliche Kristallrichtungen variieren, wie im Fall vom Si-Ätzen mit konzentrierter, heißer KOH) und isotropes Ätzen, dass bei amorphen Materialien (Gläser, Metalle) auftritt. Beim isotropen Ätzen kann selbst bei optimaler Lackhaftung  ein Unterätzen der Lackschicht nicht vermieden werden. Wenn der Stofftransport (Diffusion der aktiven Bestandteile  und geätzte Produkte) nicht die Ätzrate limitiert, erfolgt in Nähe zur Substratoberseite eine zur Ätztiefe vergleichbar  ausgeprägte, laterale Unterätzung.

Für jedes Material/Substrat  werden  spezielle Ätzmischungen verwendet, die Lacke müssen hinsichtlich ihrer Verträglichkeit mit der Ätze ausgewählt  werden. Nach der nasschemischen Ätzung ist ein intensives und mehrstufiges Spülen mit DI-Wasser notwendig. Dadurch wird auch in die Lackschicht eingedrungene Ätze vollständig entfernt und spätere Lackschädigungen werden vermieden. Im  abschließenden Trocknungsschritt kann es bei unzureichendem Spülen zum Aufkonzentrieren der Ätze komme, was zu Rissbildungen und zu veränderten/schlechteren Removingeigenschaften führen kann.

Die Novolak-basierten Resists zeigen generell eine gut Stabilität gegenüber nicht oxidierend wirkenden Säuren und ätzenden Iodlösungen (KI*I2). So stellt konzentrierte Salzsäure im Allgemeinen kein Problem dar, während konzentrierte Salpetersäure oder konzentrierte Schwefelsäure die Resistschichten stark angreifen.

Verdünnte Flusssäure (Konzentration < 6%) wird gut toleriert, aber stärker konzentrierte HF bewirkt aufgrund der Diffusion von F– Ionen Probleme mit der Lackhaftung. Durch Verwendung von mit NH4F gepufferter HF kann die Konzentration an  „freien“ F– Ionen reduziert werden (BOE-Prozess), gleichzeitig bedingt die Bildung hochreaktiver HF2- Ionen eine erhebliche Steigerung der Ätzrate und einen besser kontrollierbaren, homogeneren Ätzprozess. Gegenüber gepufferten HF-Lösungen zeigen Novolak-basierte Resists eine deutlich höhere Stabilität.

Stark alkalische Ätzen greifen Novolak-basierte Resists schnell an. PMMA (Resist AR-PC 503) eignet sich gut als Rückseitenschutz, z.B. für Ätzungen mit heißer, konzentrierte KOH. Die Substrate (auch die Ränder!) müssen jedoch fehlerfrei beschichtet sein, um ein rasches Ablösen der Schutzschicht durch Unterätzungen zu vermeiden.

Trockenchemisches Ätzen

Das trockenchemische Ätzen lässt sich in zwei Wirkprinzipien unterteilen. 1. Einerseits spricht man von einem mehr chemischen Ätzverhalten, bei dem das Substrat durch Radikale in flüchtige Verbindungen umgesetzt wird.
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UV-Härtung

Photoresiststrukturen der Standard-Lacke besitzen einen Erweichungspunkt von 115 – 130°C. Bei sich anschließenden thermischen Prozessen (Plasmaätzen, Sputtern usw.) können diese Temperaturen leicht überschritten werden.
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Lift off (Einlagen – Zweilagen)

Prinzipiell sind zwei Wege zur Herstellung von z.B. Leiterbahnen möglich: 1. Ätzverfahren: Es wird eine Metallschicht (z.B. Aluminium) auf den Wafer aufgebracht (Bedampfen, Sputtern)
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