Browsing by Author "Letzkus, Florian"

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Membran- und Struktur-Ätzprozesse für großflächige Projektionsmasken in der Nanolithografie
(2003) Letzkus, Florian; Höfflinger, Bernd (Prof. Dr. rer. nat.)
In der vorliegenden Dissertation wurden neuartige Membran- und Struktur-Ätzprozesse für Loch-masken (Stencilmasken) und Si- bzw. Si3N4-Membranmasken mit strukturiertem Al-Metallabsorber entwickelt. Prozesse von grundsätzlicher Bedeutung für die Herstellung von mikromechanischen Bauteilen und Membranmasken sind erarbeitet worden. Si-Stencilmasken für die Ionen-Projektions-Lithografie (IPL) und Ionen-Projektions-Direkt- Strukturierung (IPDS) von Magnetspeicherschichten wurden in einem 150mm Wafer-Flow-Prozess gefertigt. Ein völlig neuer Ansatz lag dabei in der Verwendung von SOI Wafern als Ausgangsmaterial für die Maskenherstellung. Mit Hilfe der Elektronenstrahllithografie wurde die Lackmaske strukturiert; anschließend die Strukturen mit einem Trockenätzprozess in die SOI Schicht übertragen. Dieser Trockenätzprozess wurde mit einer SF6/C4F8 Gas Chopping Ätz Technik (GCÄT) bis auf die vergrabene Oxidschicht durchgeführt. Sub 200nm Loch- und Linienstrukturen konnten in eine 3µm SOI Schicht maßhaltig und mit einem definierten Öffnungswinkel übertragen werden. Die Möglich-keit einer weiteren Verkleinerung der lateralen Si-Strukturdimensionen in den sub 100nm Bereich über Auffüllprozesse wurde experimentell erprobt und die Anwendung für das ESE (Electrostatic Step Exposure)-Maskenkonzept diskutiert. Mit der GCÄT wurden zudem Si-Ätzprozesse für mikromechanische Anwendungen und Stencilmasken von 10µm-100µm Ätztiefe und komplette Waferdurchätzungen entwickelt. In einen 150nm dicken Al-Absorber konnten auf 150-200nm dicken Si- und Si3N4-Membranen Minimalstrukturen von 150nm realisiert werden. Alle Struktur-Ätzprozesse wurden hinsichtlich Maßhaltigkeit, Profil und Selektivität zur Maskierschicht geprüft und charakterisiert. Für die Si-Membranätzung wurden verschiedene Nassätzprozesse in KOH- und TMAH-Lösungen und Kombinationen aus Trocken- und Nassätzschritten entwickelt. Die verschiedenen Membran-Ätzprozesse wurden systematisch untersucht und mit den bisher vorhandenen Theorien verglichen. Durch eine spezielle Prozessführung bei der Membran-Trockenätzung konnte die Ätzhomogenität um den Faktor 3 verbessert werden. Bei der Nassätzung konnte mit chemischen Zusätzen in TMAH-Lösungen die Ausbeute, Ätzrate und Selektivität zu Dielektrika bzw. Metallschichten erheblich gesteigert werden. Großflächige und strukturierte Si-Membranen mit einem kreisförmigen Durch-messer von 126mm, einer Membrandicke von 1,8µm-3µm und einem Öffnungsgrad von >60% konnten hergestellt werden. 100-200nm dicke Si- und Si3N4-Membranmasken konnten, sowohl mit als auch ohne Al-Absorberstruktur mit Membrangrößen bis zu 125mm2 realisiert werden.