Lithographie in der Halbleitertechnik
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Anlagen für die Halbleiterindustrie
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Lithographie   Mask-Aligner   MEMS

Fotolithographie

Fotolithographie ist eine Technik zur Übertragung von Strukturen von einer Maske auf ein Substrat. Kritische Parameter sind die Steuerung der Liniebreite, Überlappungen und Defekte. Die Methode wird für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen, aber auch bei der Herstellung von LEDs, OLEDs und in der MEMS Technologie eingesetzt.
Auf die Unterlage wird zunächst ein lichtempfindlicher Fotolack aufgebracht, der dann getrocknet und ausgehärtet wird. Mittels einer Maske werden Bereiche abgedeckt, die nicht belichtet werden sollen. Hierzu ist zunächst eine exakte Positionierung des Substrates durch automatische Bilderkennung von Positioniermarken auf dem Substrat und ein Präzisionstisch nötig der die gewünschte Position präzise anfahren kann.

Lithographie Strahlengang

Über ein Linsensystem wird Licht aus einer kurzwelligen UV-Lichtquelle auf die Maske projeziert. Je kürzer die Wellenlänge und je besser die Optik, um so höhere Auflösungen sind bei dieser Technik möglich, und umso kleinere Strukturen können scharf abgebildet werden. Meist kommen Quecksilberdampflampen zum Einsatz, die Licht mit einer Wellenlänge zwischen 280nm und 450nm emmitieren. Über Filter kann der Frequenzbereich eingeschränkt werden. Für die Erzeugung von fernem UV Licht im Bereich von 220nm - 280nm (DUV) kommen Eximer-Laser zum Einsatz. Belichtungsanlagen, die das Substrat vollständig belichten, werden Mask Aligner. Man unterscheidet Schattenwurfbelichter, bei denen die Maske entweder in direktem Kontakt (Kontaktbelichtungsanlgen) mit dem Substrat ist, oder sich in geringem Abstand befindet (Proximity Aligner) und Projektionsaligner mit einem größeren Abstand zur Maske. Mit dieser Technologie können dicke Lackschichten oder tiefe Strukturen belichtet werden, wie es oft bei mikromechanischen oder Mikrofluid-Anwendungen nötig ist. Ausserdem handelt es sich um eine bewährte Technik, die schneller und günstiger arbeitet, als sogenannte Stepper, die schrittweise kleinere Bereiche des Substrats belichten. Stepper sind nötig um extrem hohe Auflösungen zu erreichen. Sie nutzen Reticle-Masken, die im Gegensatz zu den normalen Fotomasken eine Faktor 4, 5 oder 10 vergößerte Abbildung der zu belichtenden Struktur aufweisen. Für Anwendungen, die keine hohe Auflösung benötigen, wie beispielsweise die Fertigung von MEMS oder auch LEDs, kann auch auf günstigere Mask Aligner mit Spiegelprojektionstechnik zurückgegriffen werden.
Nach der Belichtung wird der Fotolack entwickelt, d.h. entweder die belichteten oder die unbelichteten Anteile abgelöst. Anschließend kann dann der eigentlich Prozesschritt folgen, wie beispielsweise die Abscheidung von Oxid oder Nitrid oder auch die Plasmaätzung von Schichten. Schließlich wird der verbliebene Fotolack durch sogenannte Verascher wieder entfernt. Gewöhnlich sind für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen viele solcher lithographischer Belichtungsschritte nötig und Belichtungsanlagen zählen daher zu den wichtigsten Anlagen in der Halbleiterindustrie.

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