Verfahren und Analysemethoden der MST
Vorlesung 8
Vorlesung 8
Welche Eigenschaften muss ein guter Resist haben?
- Strahlungsempfindliches Polymer
- selektiv strukturierbar
- resistent gegen weitere folgende Strukturierungsprozesse
Erklären Sie den Unterschied zwischen Positiv- und Negativresist
Positiv-Resist: durch Strahlung aufgelöst, unbelichtete Bereiche bleiben erhalten
Negativ-Resist: durch Strahlung ausgehärtet, belichtete Bereiche bleiben erhalten
Wodurch ist das Aspektverhältnis gegeben?
Tiefe/Breite
Was ist die spezielle Eigenschaft des SU-8 Resists?
Aspektverhältniss bis zu 30
Erklären Sie die vier Schritte des Image-Reversal Prozesses.
- Lithographie
- Temperatur
- Lithographie
- Entwickeln
Resist wird zweimal belichtet und zwischen den belichtungen chemisch modifiziert --> verhält sich wie hochauflösender negativresist
Was ist der Hauptvorteil, den man durch einen Image-Reversal Prozess erreicht?
Umkehrung des Kantenprofils
Was versteht man unter einem Lift-off Prozess?
Strukturierung von Metallen ohne Ätzen
Strukturierung mittels Photo-Resist, ganzflächiges auftragen von Metall und herauslösen des Photoresist
Welcher Resist erzielt die höhere Strukturauflösung – Positiv- oder Neagtivresist?
Erklären Sie den Unterschied zwischen Adsorption und Absorption
Adsorption beschreibt die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberflächeeines Festkörper.
Absorption beschreibt das lösen eines Atoms, Moleküls oder Ions in eine andere Phase
Welches ist die dominierende Kraft bei der Physiosorption und welches die dominierende Kraft bei der Chemisorption?
Physiosorption: van der Waals
Chemisorption: kovalente Bindung
Welche der beiden Kräfte hat eine höhere Aktivierungsenergie – ist also ‚stärker’?
Ist die Desoptionsenergie kleiner, gleich oder größer als die Adsorptionsenergie?
Was versteht man unter einem Primer?
Haftvermittler
Erklären Sie den Unterschied zwischen physikalischem und chemischem Primer
Physikalischer Primer weißt bessere Verzahnung und größere Oberfläche auf
Chemisch: Trägermolekül mit zwei oder mehr Liganden welche die Haftung über die Grenzfläche hinweg aufbauen
Welche Art von Strahlung setzt man bei der optischen Lithographie ein?
UV und Deep-UV
Woraus besteht eine Maske für die optische Lithographie?
Chrommasken: Quarzplatte mit einer strukturierten Chromschicht
Mit welchen fünf Schritten werden Lithographiemasken hergestellt?
- Resist auf chrombeschichtete Quarzplatte (Maskenblank) aufbringen
- Resist mit Elektronenstrahl-Schreiber (e-Beam) oder Patterngenerator strukturieren
- Resist entwickeln
- Chrom (nasschemisch)ätzen
- Resist entfernen (strippen)
Was ist der Unterschied zwischen Kontaktbelichtung und Proximity-Belichtung?
Bei Proximity gibt es einen Proximityabstand zwischen Maske und Substrat
Von welchen beiden Grössen ist die minimale Strukturbreite bei der Proximity-Belichtung abhängig? Wie ist die Proportionalität?
Proximity-Abstand und Wellenlänge
Bmin = Wurzel(Lambda * dprox)
Nennen Sie zwei Vorteile und zwei Nachteile bei der Kontaktbelichtung.
Vorteil: Strukturen im Sub-µm-Bereich möglich, geringe Abbildungsfehler
Nachteil: Verschmutzung der Maske, Maskendefekte durch Staubteilchen sind unvermeidbar
Was versteht man unter einem ‚step and repeat’ Verfahren? Welche Projektionsart wird dafür gebraucht?
Einzelchipprojektion: Abschnittsweise Projektion der Maske auf den Wafer
Abbildende Projektion
In einem Prozess mit vielen aufeinanderfolgenden Lithographien: Woran richtet man den Wafer bei der ersten Belichtung aus? Wodurch wird ein Versatz der generierten Strukturen im weiteren Prozess minimiert?
Erste Maske wird am Flat ausgerichtet
Belichtung einer Teststruktur in Kombination mit anisotropen Ätzen --> ermöglicht identifikation der exakten Lage des EInkristalls und erlaubt die Fehlerorientierung des Flats zu kompensieren
Erklären Sie den detaillierten Ablauf einer Lithographie mit 9 aufeinanderfolgenden Schritten.
- Reinigung des Wafers: Entfernen von Schmutzpartikeln mittels Aceton, EtOH und DI-Wasser, anschließend trockenschleudern und ausheizen
- HDMS-Beschichtung (Hexamethyldisilizan): verbessert Haftung von Resist
- Resist aufbringen (Spin-Coating)
- Softbake: austreiben der Lösungsmittel
- Alignment und Belichten
- Entwickeln
- Postbake: Austreiben restlicher Lösungsmittel, stabilisierung und aushärtung der Polymer-Matrix
- Strukturierungsprozesse: Ätzen, Dotieren, Schicht abscheiden....
- Resist entfernen (strippen): Aceton - EtOH - DI-Wasser oder O2-Plasma
Nennen Sie mind. 3 limitierende oder störende Faktoren bei der Lithographie.
- Kontaktbelichtung: Beugung
- Abbildene Projektion: Tiefenschärfe und numerische Aperatur
- Kontrast und Auflösung des Resist: Störungen wie Partikel
- Störungen wie Reflektionen vom Substrat (stehende Wellen)
Was ist der am meisten genutzte Resist für die Elektronenstrahllithographie?
PMMA
Warum kann man bei der Elektronenstrahllithographie im Vergleich zur optischen Lithographie in viel kleinere Struktorgrössen vordringen?
Kleiner Wellenlänge
Was sind die beiden Möglichkeiten zur Elektronenstrahlerzeugung bei der Elektronenstrahllithographie?
- Kathodenemission im Vakuum
- Feldemission
Durch welche Kraft kann man Elektronenstrahlen ablenken?
Lorenzkraft
Was bestimmt die Strukturauflösung bei der Elektronenstrahllithographie?
Wechselwirkungen: Elektronen, Resist, Substrat
Durch welchen physikalischen Effekt gibt es auch einen ‚Proximity-Effekt’ bei der Elektronenstrahllithographie?
Rückstreuung der Elektronen vom Substrat --> Belichtung des Resist von unten
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Cartes-fiches
Welche Eigenschaften muss ein guter Resist haben?
- Strahlungsempfindliches Polymer
- selektiv strukturierbar
- resistent gegen weitere folgende Strukturierungsprozesse
Erklären Sie den Unterschied zwischen Positiv- und Negativresist
Positiv-Resist: durch Strahlung aufgelöst, unbelichtete Bereiche bleiben erhalten
Negativ-Resist: durch Strahlung ausgehärtet, belichtete Bereiche bleiben erhalten
Wodurch ist das Aspektverhältnis gegeben?
Tiefe/Breite
Was ist die spezielle Eigenschaft des SU-8 Resists?
Aspektverhältniss bis zu 30
Erklären Sie die vier Schritte des Image-Reversal Prozesses.
- Lithographie
- Temperatur
- Lithographie
- Entwickeln
Resist wird zweimal belichtet und zwischen den belichtungen chemisch modifiziert --> verhält sich wie hochauflösender negativresist
Was ist der Hauptvorteil, den man durch einen Image-Reversal Prozess erreicht?
Umkehrung des Kantenprofils
Was versteht man unter einem Lift-off Prozess?
Strukturierung von Metallen ohne Ätzen
Strukturierung mittels Photo-Resist, ganzflächiges auftragen von Metall und herauslösen des Photoresist
Welcher Resist erzielt die höhere Strukturauflösung – Positiv- oder Neagtivresist?
Erklären Sie den Unterschied zwischen Adsorption und Absorption
Adsorption beschreibt die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberflächeeines Festkörper.
Absorption beschreibt das lösen eines Atoms, Moleküls oder Ions in eine andere Phase
Welches ist die dominierende Kraft bei der Physiosorption und welches die dominierende Kraft bei der Chemisorption?
Physiosorption: van der Waals
Chemisorption: kovalente Bindung
Welche der beiden Kräfte hat eine höhere Aktivierungsenergie – ist also ‚stärker’?
Ist die Desoptionsenergie kleiner, gleich oder größer als die Adsorptionsenergie?
Was versteht man unter einem Primer?
Haftvermittler
Erklären Sie den Unterschied zwischen physikalischem und chemischem Primer
Physikalischer Primer weißt bessere Verzahnung und größere Oberfläche auf
Chemisch: Trägermolekül mit zwei oder mehr Liganden welche die Haftung über die Grenzfläche hinweg aufbauen
Welche Art von Strahlung setzt man bei der optischen Lithographie ein?
UV und Deep-UV
Woraus besteht eine Maske für die optische Lithographie?
Chrommasken: Quarzplatte mit einer strukturierten Chromschicht
Mit welchen fünf Schritten werden Lithographiemasken hergestellt?
- Resist auf chrombeschichtete Quarzplatte (Maskenblank) aufbringen
- Resist mit Elektronenstrahl-Schreiber (e-Beam) oder Patterngenerator strukturieren
- Resist entwickeln
- Chrom (nasschemisch)ätzen
- Resist entfernen (strippen)
Was ist der Unterschied zwischen Kontaktbelichtung und Proximity-Belichtung?
Bei Proximity gibt es einen Proximityabstand zwischen Maske und Substrat
Von welchen beiden Grössen ist die minimale Strukturbreite bei der Proximity-Belichtung abhängig? Wie ist die Proportionalität?
Proximity-Abstand und Wellenlänge
Bmin = Wurzel(Lambda * dprox)
Nennen Sie zwei Vorteile und zwei Nachteile bei der Kontaktbelichtung.
Vorteil: Strukturen im Sub-µm-Bereich möglich, geringe Abbildungsfehler
Nachteil: Verschmutzung der Maske, Maskendefekte durch Staubteilchen sind unvermeidbar
Was versteht man unter einem ‚step and repeat’ Verfahren? Welche Projektionsart wird dafür gebraucht?
Einzelchipprojektion: Abschnittsweise Projektion der Maske auf den Wafer
Abbildende Projektion
In einem Prozess mit vielen aufeinanderfolgenden Lithographien: Woran richtet man den Wafer bei der ersten Belichtung aus? Wodurch wird ein Versatz der generierten Strukturen im weiteren Prozess minimiert?
Erste Maske wird am Flat ausgerichtet
Belichtung einer Teststruktur in Kombination mit anisotropen Ätzen --> ermöglicht identifikation der exakten Lage des EInkristalls und erlaubt die Fehlerorientierung des Flats zu kompensieren
Erklären Sie den detaillierten Ablauf einer Lithographie mit 9 aufeinanderfolgenden Schritten.
- Reinigung des Wafers: Entfernen von Schmutzpartikeln mittels Aceton, EtOH und DI-Wasser, anschließend trockenschleudern und ausheizen
- HDMS-Beschichtung (Hexamethyldisilizan): verbessert Haftung von Resist
- Resist aufbringen (Spin-Coating)
- Softbake: austreiben der Lösungsmittel
- Alignment und Belichten
- Entwickeln
- Postbake: Austreiben restlicher Lösungsmittel, stabilisierung und aushärtung der Polymer-Matrix
- Strukturierungsprozesse: Ätzen, Dotieren, Schicht abscheiden....
- Resist entfernen (strippen): Aceton - EtOH - DI-Wasser oder O2-Plasma
Nennen Sie mind. 3 limitierende oder störende Faktoren bei der Lithographie.
- Kontaktbelichtung: Beugung
- Abbildene Projektion: Tiefenschärfe und numerische Aperatur
- Kontrast und Auflösung des Resist: Störungen wie Partikel
- Störungen wie Reflektionen vom Substrat (stehende Wellen)
Was ist der am meisten genutzte Resist für die Elektronenstrahllithographie?
PMMA
Warum kann man bei der Elektronenstrahllithographie im Vergleich zur optischen Lithographie in viel kleinere Struktorgrössen vordringen?
Kleiner Wellenlänge
Was sind die beiden Möglichkeiten zur Elektronenstrahlerzeugung bei der Elektronenstrahllithographie?
- Kathodenemission im Vakuum
- Feldemission
Durch welche Kraft kann man Elektronenstrahlen ablenken?
Lorenzkraft
Was bestimmt die Strukturauflösung bei der Elektronenstrahllithographie?
Wechselwirkungen: Elektronen, Resist, Substrat
Durch welchen physikalischen Effekt gibt es auch einen ‚Proximity-Effekt’ bei der Elektronenstrahllithographie?
Rückstreuung der Elektronen vom Substrat --> Belichtung des Resist von unten
