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    Mis lecture microfab_photolitho Mis lecture microfab_photolitho Presentation Transcript

    • Slide 1Mikrosysteme – Photolithographie GrundlagenGrundlagen Mikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme Mikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und MedizinMikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und Medizin PhotolithographiePhotolithographie Dr. Marc R. DusseillerDr. Marc R. Dusseiller
    • Slide 2Mikrosysteme – Photolithographie MikrofabrikationMikrofabrikation CleanroomsCleanrooms
    • Slide 3Mikrosysteme – Photolithographie Cleanroom/ReinraumCleanroom/Reinraum
    • Slide 4Mikrosysteme – Photolithographie Cleanroom/ReinraumCleanroom/Reinraum PhotolithographiePhotolithographie
    • Slide 5Mikrosysteme – Photolithographie Cleanroom/ReinraumCleanroom/Reinraum PhotolithographiePhotolithographie Spin-coatingSpin-coating
    • Slide 6Mikrosysteme – Photolithographie Cleanroom/ReinraumCleanroom/Reinraum PlasmaätzenPlasmaätzen ICP (inductive coupled plasma etching)ICP (inductive coupled plasma etching)
    • Slide 7Mikrosysteme – Photolithographie Cleanroom/ReinraumCleanroom/Reinraum BeschichtungenBeschichtungen Plasma Sputtering (PVD)Plasma Sputtering (PVD)
    • Slide 8Mikrosysteme – Photolithographie Cleanroom/ReinraumCleanroom/Reinraum AnalytikAnalytik ElipsometrieElipsometrie
    • Slide 9Mikrosysteme – Photolithographie MikrofabrikationMikrofabrikation PhotolithographiePhotolithographie
    • Slide 10Mikrosysteme – Photolithographie PhotolithographiePhotolithographie Photolithographie ist parallelPhotolithographie ist parallel
    • Slide 11Mikrosysteme – Photolithographie Photolithographie - ÜberblickPhotolithographie - Überblick Beschichtetes SubstratBeschichtetes Substrat Beschichtung mit PhotoresistBeschichtung mit Photoresist BelichtungBelichtung EntwicklungEntwicklung ProzessschrittProzessschritt ÄtzenÄtzen BeschichtenBeschichten DotierenDotieren AbformenAbformen Resist strippenResist strippen Braun: Photoresist Grün: Dünnschicht (zb Pt oder TiO2 ) Grau: Substrat (zb Si)
    • Slide 12Mikrosysteme – Photolithographie PhotolithographiePhotolithographie Positiver Photolack / PhotoresistPositiver Photolack / Photoresist
    • Slide 13Mikrosysteme – Photolithographie MaskenherstellungMaskenherstellung Masken haben generell eine höhere Qualität/AuflösungMasken haben generell eine höhere Qualität/Auflösung können mehrmals gebraucht werdenkönnen mehrmals gebraucht werden Herstellung meist bei SpezialfirmenHerstellung meist bei Spezialfirmen teuerteuer HerstellungHerstellung Glassplatte mit strukturierter ChromschichtGlassplatte mit strukturierter Chromschicht Elektronenstrahl geschrieben (sequenziell)Elektronenstrahl geschrieben (sequenziell) Laser geschrieben (sequenziell)Laser geschrieben (sequenziell)
    • Slide 14Mikrosysteme – Photolithographie PhotolithographiePhotolithographie Negativer Photolack / Photoresist
    • Slide 15Mikrosysteme – Photolithographie PhotoresistsPhotoresists Die Wahl des Resists beschränkt Eigenschaften wie:Die Wahl des Resists beschränkt Eigenschaften wie: AuflösungAuflösung SchichtdickeSchichtdicke Mögliche Prozessschritte (Lift-Off ..)Mögliche Prozessschritte (Lift-Off ..) Mechanische Eigenschaften (für permanente Anwendungen)Mechanische Eigenschaften (für permanente Anwendungen) Belichtungsart (UV, x-ray, E-beam)Belichtungsart (UV, x-ray, E-beam)
    • Slide 16Mikrosysteme – Photolithographie PhotolithographiePhotolithographie Artekakte bei der Beleuchtung/EntwicklungArtekakte bei der Beleuchtung/Entwicklung Beispiel negativer ResistBeispiel negativer Resist
    • Slide 17Mikrosysteme – Photolithographie Auflösung der PhotolithographieAuflösung der Photolithographie Belichtung (minimale Linienbreite, eg. 45 nm)Belichtung (minimale Linienbreite, eg. 45 nm) Linienbreite hängt ab vonLinienbreite hängt ab von Wellenlänge des UV LichtsWellenlänge des UV Lichts (DUV 150 – 300 nm, UV 350 – 500 nm)(DUV 150 – 300 nm, UV 350 – 500 nm) Dicke des PhotolacksDicke des Photolacks ( ) eResistdick MaskezurAbstand eWellenläng teLinienbreiminimale 2 3 min = = = = +≈ z s w zsw λ λ
    • Slide 18Mikrosysteme – Photolithographie Hochauflösende TechnikenHochauflösende Techniken • Extreme UV Lithographie (Extreme UV Lithographie (λλ =n 13.5 nm)=n 13.5 nm) • Electronenstrahl Lithographie (sequenziell)Electronenstrahl Lithographie (sequenziell) • Focused Ion Beam (sequenziell)Focused Ion Beam (sequenziell) • X-Ray Lithopgraphie (Röntgenstrahlen)X-Ray Lithopgraphie (Röntgenstrahlen) • Scanning Probe Lithography (Rastersonden Lithographie, seq.)Scanning Probe Lithography (Rastersonden Lithographie, seq.) • Soft Lithographie (Stempeln)Soft Lithographie (Stempeln) • Nanoimprint Lithographie (Prägen)Nanoimprint Lithographie (Prägen)
    • Slide 19Mikrosysteme – Photolithographie Prozessschritte der PhotolithographieProzessschritte der Photolithographie Nach der Strukturierung des Resists folgt der ProzessschrittNach der Strukturierung des Resists folgt der Prozessschritt • ÄtzenÄtzen • DotierenDotieren • Beschichten (Lift-Off)Beschichten (Lift-Off) • Elektroformen (LIGA)Elektroformen (LIGA) • Mikroabformen (PDMS - Soft Lithographie)Mikroabformen (PDMS - Soft Lithographie) Meist wird nach dem Prozess der Resist wieder entfernt (Strippen)Meist wird nach dem Prozess der Resist wieder entfernt (Strippen) • Nasschemisches ÄtzenNasschemisches Ätzen • LösungsmittelLösungsmittel • PlasmaätzenPlasmaätzen
    • Slide 20Mikrosysteme – Photolithographie DünnschichtätzenDünnschichtätzen Beschichtetes SubstratBeschichtetes Substrat PhotolithographiePhotolithographie Ätzen der BeschichtungÄtzen der Beschichtung Selektiv für BeschichtungsmaterialSelektiv für Beschichtungsmaterial Stopp am Substrat oder über ÄtzzeitStopp am Substrat oder über Ätzzeit Resist strippenResist strippen Braun: Photoresist Grün: Dünnschicht (zb Pt oder TiO2 ) Grau: Substrat (zb Si)
    • Slide 21Mikrosysteme – Photolithographie Dotieren - DopingDotieren - Doping PhotolithographiePhotolithographie Medium mit Dotierungselementen, DiffusionMedium mit Dotierungselementen, Diffusion Bor, Gallium (p-type, Gruppe III Elemente)Bor, Gallium (p-type, Gruppe III Elemente) Phosphor, Arsen (n-type, Gruppe V Elemente)Phosphor, Arsen (n-type, Gruppe V Elemente) Oder durch Ionen Implantation (bombardment)Oder durch Ionen Implantation (bombardment) Resist strippenResist strippen
    • Slide 22Mikrosysteme – Photolithographie Lift-OffLift-Off Spezielle Photoresist (Flanken)Spezielle Photoresist (Flanken) zB. Image Reversal ResistszB. Image Reversal Resists Beschichtung, stark gerichtetBeschichtung, stark gerichtet Lift-Off durch Auflösung des ResistsLift-Off durch Auflösung des Resists Wenn Beschichtung durchgehend nicht möglichWenn Beschichtung durchgehend nicht möglich