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Optimierung von plasmagestützten Polymerentfernungsprozessen

Binder, Simon (2011):
Optimierung von plasmagestützten Polymerentfernungsprozessen.
Institut EMK / FG M+EMS, [Bachelor Thesis]

Abstract

In mikrotechnischen Fertigungsprozessen, wie dem Direkt-LiG-Verfahren, wird zur Erzeugung strukturierter Oberflächen der Photolack SU-8 eingesetzt (Abbildung 0.1). Die anschließende Entfernung des vernetzten Photolacks erweist sich als problematisch, da sich dessen chemische Widerstandsfähigkeit durch photolithografische Prozessschritte stark erhöht. Die am Institut für Elektromechanische Konstruktionen neu angeschaffte Plasmaanlage STP2020 der Firma R3T GmbH bietet die Möglichkeit, den Photolack in einem Plasmaveraschungsverfahren schonend zu entfernen. Ziel der Bachelorarbeit ist die Optimierung dieses Plasmaätzverfahrens hinsichtlich der Ätzrate und des Rückstands. Eine Literaturrecherche klärt im Vorfeld Eigenschaften des Photolacks SU-8 und die der Plasmaveraschung zugrunde liegenden Wirkmechanismen. Es ergeben sich daraus die Prozessparameter “Mikrowellenleistung”, “Druck”, “Gasfluss”, “Gaszusammensetzung” und “Temperatur”, die bei der Optimierung zu untersuchen sind. Unter Anwendung eines Screening-Versuchsplans aus der statistischen Versuchsplanung wird der Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Ätzrate analysiert. Vorversuche und theoretische Überlegungen auf der Grundlage des Plasmaätzverfahrens führen zu Einstellungsbereichen der einzelnen Prozessparameter, welche die Basis für diese Untersuchung bilden. Die Auswertung des Versuchsplans ergibt, dass eine Erhöhung der Mikrowellenleistung von 1000W auf 2000W eine Steigerung der Ätzrate um 101% bewirkt. Eine Druckminderung von 600mTorr auf 400mTorr besitzt ebenfalls einen verstärkenden Einfluss auf die Ätzrate. Zudem wird festgestellt, dass eine gleichzeitige Erhöhung der Prozessparameter “Gasfluss” und “Temperatur” zu einer Verminderung der Ätzrate führt. Rückstandsfreiheit der geätzten Bereiche wird mit den im Zuge dieser Arbeit durchgeführten Ätzversuchen nicht erreicht. Es kann ein charakteristisches Rückstandsprofil beobachtet werden, das die herauszuätzenden Strukturen in geringem Abstand umgibt und auch nach mehrstündiger Ätzeinwirkung bestehen bleibt.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2011
Creators: Binder, Simon
Title: Optimierung von plasmagestützten Polymerentfernungsprozessen
Language: German
Abstract:

In mikrotechnischen Fertigungsprozessen, wie dem Direkt-LiG-Verfahren, wird zur Erzeugung strukturierter Oberflächen der Photolack SU-8 eingesetzt (Abbildung 0.1). Die anschließende Entfernung des vernetzten Photolacks erweist sich als problematisch, da sich dessen chemische Widerstandsfähigkeit durch photolithografische Prozessschritte stark erhöht. Die am Institut für Elektromechanische Konstruktionen neu angeschaffte Plasmaanlage STP2020 der Firma R3T GmbH bietet die Möglichkeit, den Photolack in einem Plasmaveraschungsverfahren schonend zu entfernen. Ziel der Bachelorarbeit ist die Optimierung dieses Plasmaätzverfahrens hinsichtlich der Ätzrate und des Rückstands. Eine Literaturrecherche klärt im Vorfeld Eigenschaften des Photolacks SU-8 und die der Plasmaveraschung zugrunde liegenden Wirkmechanismen. Es ergeben sich daraus die Prozessparameter “Mikrowellenleistung”, “Druck”, “Gasfluss”, “Gaszusammensetzung” und “Temperatur”, die bei der Optimierung zu untersuchen sind. Unter Anwendung eines Screening-Versuchsplans aus der statistischen Versuchsplanung wird der Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Ätzrate analysiert. Vorversuche und theoretische Überlegungen auf der Grundlage des Plasmaätzverfahrens führen zu Einstellungsbereichen der einzelnen Prozessparameter, welche die Basis für diese Untersuchung bilden. Die Auswertung des Versuchsplans ergibt, dass eine Erhöhung der Mikrowellenleistung von 1000W auf 2000W eine Steigerung der Ätzrate um 101% bewirkt. Eine Druckminderung von 600mTorr auf 400mTorr besitzt ebenfalls einen verstärkenden Einfluss auf die Ätzrate. Zudem wird festgestellt, dass eine gleichzeitige Erhöhung der Prozessparameter “Gasfluss” und “Temperatur” zu einer Verminderung der Ätzrate führt. Rückstandsfreiheit der geätzten Bereiche wird mit den im Zuge dieser Arbeit durchgeführten Ätzversuchen nicht erreicht. Es kann ein charakteristisches Rückstandsprofil beobachtet werden, das die herauszuätzenden Strukturen in geringem Abstand umgibt und auch nach mehrstündiger Ätzeinwirkung bestehen bleibt.

Uncontrolled Keywords: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 09 Jan 2012 13:38
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB1778

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 14-06-2011

Ende Datum: 14-11-2011

Querverweis: keiner

Identification Number: 17/24 EMKB1778
Referees: Schlaak, Prof. Dr. Helmut F.
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