Entwicklung hochproduktiver Trockenätzverfahren für UV-vernetzte Polymersysteme mit einem hohen Vernetzungsgrad und hoher Schichtdicke für neue innovative Anwendungen in der Mikrosystemtechnik.

Projektnummer

EP101110
Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), Projektträger: EuroNorm GmbH Berlin

Projektlaufzeit

01.07.2010 bis 30.09.2012

Projektziele und -nutzen

Hochaufbauende Photoresiste bzw. Polymersysteme (z.B. mit 1 mm Schichtdicke) finden für die Erzeugung von Mikrostrukturen mit hohem Aspektverhältnis vielfältige Anwendung - z.B. als Formen, in denen metallische Mikroteile erzeugt werden, oder als stabile Ätzmaske. Um solchen Fertigungsprozessen standhalten zu können, bestehen diese Strukturen oft aus hochgradig vernetztem Polymermaterial. Diese Materialien sind sehr stabil und werden nasschemisch durch Lösemittel kaum angegriffen. Sie sind daher nur schwer wieder selektiv - das heißt ohne Schädigung anderer Mikrostrukturen - zu entfernen, was aber meist notwendig ist. In solchen Fällen sind Trockenätzverfahren, in denen die chemischen Reaktionsprodukte aus der Zersetzung der Polymere als Gas leicht wegtransportiert werden können, oftmals geeignete Alternativen. Bisher erbrachten solche Ätzverfahren jedoch auch keine befriedigenden Ergebnisse (z.B. verblieben zu viele Rückstände) und waren vor allem nicht effektiv genug, um die bei dicken Resistschichten großen Materialmengen mit akzeptablem Aufwand zu entfernen.

Im Projekt wurde nun ein neues plasmagestütztes Ätzverfahren sehr hoher Produktivität zur Anwendungsreife gebracht. Damit wurde Know-how erarbeitet, um Anwendern der von der micro resist technology GmbH produzierten Resiste und Polymere gezielt Hinweise für das erfolgreiche Ätzen bzw. Entfernen dieser Materialien geben zu können. Gleichzeitig wurde damit die Basis für Fertigungsdienstleistungen zum Ätzen und Entfernen hochaufbauender, chemisch sehr stabiler Polymere wie epoxidharzbasierter Negativresiste (wie SU-8) oder organisch-anorganisch Hybridpolymere (z.B. OrmoComp®, OrmoStamp®) geschaffen, die ab sofort allen interessierten Unternehmen zur Verfügung stehen.

Projektergebnisse

Die micro resist technology GmbH nutzt für das Ätzen oder Entfernen schwierig zu bearbeitender Materialien auch in anspruchsvollen Anwendungen die Plasmaätzanlage STP 2020 von MUEGGE-R3T (http://www.muegge.de/products/plasma-systems/stp-2020/). Darin wird eine Traveling-Wave-Reactor-Quelle TWR 2000 zur Erzeugung eines hochdichten, gekühlten Stroms chemischer Radikale genutzt, der zu den Polymeren, die von Substraten und Mikroteilen entfernt werden sollen, geleitet wird.

 

Wichtige Eigenschaften der im Projekt entwickelten Ätzverfahren sind:

  • Rein chemisches und isotropes Ätzen ohne störende physikalische, durch Ionen hervorgerufene Sputtereffekte
  • Sehr geringe Wärmebelastung der Substrate und Mikroteile: niedrige Prozesstemperaturen
  • (typisch: 45.55 °C)
  • Entfernung auch chemisch sehr stabiler Polymere wie epoxidbasierter Negativresiste
  • (wie z.B. SU 8) und organisch-anorganischer Hybridpolymere (z.B. OrmoComp®, OrmoStamp®) durch Trockenätzen
  • Kein vorzeitiger Ätzstopp: vollständige Entfernung auch ultradicker Resistschichten
  • (z.B. ~ 1 mm Schichtdicke)
  • Gute Selektivität der Resistentfernung und schonende Reinigung von Substraten
  • (z.B. Si, Graphit) und metallischen Mikroteilen (z.B. Ni, NiFe, Au, Cu)
  • Hohe Produktivität: Batchbearbeitung mit gleichzeitig bis zu neun 6''-Wafern
  • Hohe Ätzraten (typisch: 30.60 µm/h, auch für große Substratflächen)

 

Die entwickelten Ätzverfahren sind für die industrielle Nutzung zum isotropen Ätzen hochvernetzter Photoresiste und Polymere geeignet. Sie stehen für Anwendungen in der Mikrosystemtechnik zur Verfügung und werden von der micro resist technology GmbH als Fertigungsdienstleistungen angeboten. Die Voraussetzungen für die kostengünstige Herstellung mikrotechnischer Produkte werden damit weiter verbessert. Die micro resist technology GmbH vermittelt für Interessenten gern auch den Kontakt zum Hersteller der im Projekt erfolgreich genutzten Ätztechnik.