Beschreiben Sie detailliert wie mittels Photolithographie und Aufdampftechniken ein mikroskaliges Muster aus Chrom auf einen Wafer aufgebracht werden kann.
Beschichten eines Wafers mit Chrom mittels PVD
1. Säubern: entfernen von organischer/anorganischer Kontamination z.B. mit Aceton
2. Vorbereiten: erhitze Wafer -> reduziert Feuchtigkeit ; bringe Adhesionsförderer auf
3. Photoresist aufbringen: trage Photoresist auf Wafer auf durch Rotationsbeschichtung
4. Pre-bake: erhitze beschichteten Wafer auf 100°C für 30s um Lösungsmittel im Resist zu entfernen
5. Exposure: Photoresist wird hellem Licht ausgesetzt im Muster der Maske
6. Post-exposure bake: reduziert mech. Spannungen, die durch pre-bake und exposure entstehen
7. Entwickeln: entferne löslichen Resist durch Entwicklungsbad oder Spray
8. Hard bake: verfestigt übrigen Photoresist, haltbar machen
9. Subtraktiver Schritt: Ätzen und übertragen der Strukturen auf die Chromschicht
10. Entfernung des Photoresists: z.B. durch chemisches Bad oder Plasma
-> mikroskaliges Muster aus Chrom bleibt auf Wafer
Erklären und skizzieren Sie wie Ausrichtungsfehler bei nacheinanderfolgenden Photolithographie-schritten vermieden werden können.
richtige Ausrichtung der Masken auf den Wafer über Marker
- Marker müssen auf dem Wafer und der Maske sein
- richtige Ausrichtung, wenn Marker des Wafers deckungsgleich mit Marker der Maske
- unterscheide Ausrichtung über Marker auf der Vorderseite und auf der Rückseite des Wafer
Nennen Sie drei plausible Gründe für Übertragungsfehler in der Photolithographie.
Maske nicht parallel zu Resist -> Licht trifft nicht orthogonal auf Maske
- Maske berührt Resist
- Maske zu weit von Resist entfert -> verschwommene Ränd
Erklären und skizzieren Sie die grau Level in dem Beispiel der Vorlesung erreicht werden durch Verwendung der Grey-Scale Lithographietechnik.
lokale Lichtintensität auf dem Wafer wird über gray scale Maske gesteuert
- lokale Lichtintensität auf dem Wafer hängt ab von dem Verhältnis von nicht durlässigen zu
lichtdurchlässigen Bereichen ab.
- Pixel blockieren Licht und sorgen für Beugung des Lichts
- bei Projektionslithografie mit 5-facher Verkleinerung und Auflösung von 0,5-0,8 μm bedeutet Pixel
auf Maske muss mindestens 2,5- 4,0 μm klein sein
Erklären sie was der Kontrast eines Photoresists ist erklären sie mittels eines Projektionslitographiesystems die wahl von photoresisten für die gray scale lithographie
der Kontrast ist ein Maß für die Empfindlichkeit des Photoresists auf Änderung der Belichtungsdosis
- Kontrast ist definiert als die Steigung der Entwicklungsrate über log(Belichtungsdosis)
- dickere Photoresiste werden bevorzugt, da die Graulevel definierter sind und ein größerer
Fehlerbereich zulässig ist.
- Photoresist mit gering Kontrast wird bevorzugt, da sie mehr Graulevel ergeben -> größeres
Anwendungsspektrum
Es gibt eine wichtige Materialeigenschaft in der EUV Wellenlängenreichweite, die das Design von optischen EUV Lithographiesystemen beeinflusst. Was ist diese Eigenschaft? Erklären Sie wie die Optiken von EUV Lithographiesystmen dieses Problem adressiert.
Die wichtige Eigenschaft ist Absorption
- wegen hoher Absorption aller Materialien in EUV Range müssen Spiegeloptiken anstatt refraktiven
Optiken (z.B. Linsen) benutzt werden. ABER: auch Reflektivität einzelner Materialien sehr schlecht.
-> Lösung: distributed Bragg Reflektoren
- neue Resiste müssen entwickelt werden, da diese EUV auch sehr stark absorbieren
bei EUV Kamras:
- Spiegel haben weniger Freiheitsgrade als Linsen -> um Beugungslimitierte Auflösung von 13,4nm zu
erreichen muss der RMS-Wellenfrontfehler kleiner 1nm sein.
- Spiegel müssen auf 0.25nm genau sei
/ Wie funktioniert die Photolithographie?
Warum ist die Photolithographie für MEMS unverzichtbar?
Photolithographie ist für MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) unverzichtbar, da sie die Herstellung von hochpräzisen Mikrostrukturen ermöglicht. Sie ermöglicht die Übertragung von Mustern von Photomasken auf eine Schicht aus Photoresist, die anschließend durch verschiedene additive oder subtraktive Fertigungsschritte weiterverarbeitet wird. Diese Technik erlaubt es, mehrere Bauteile auf einem einzigen Substrat in einem einzigen Prozessablauf zu fertigen, was für die Massenproduktion (Batch-Fertigung) entscheidend ist. Ohne Photolithographie wäre es nicht möglich, die notwendige Miniaturisierung und Präzision in MEMS-Geräten zu erreichen.
Welche Arten von Photoresist sind verfügbar?
s gibt zwei Haupttypen von Photoresists:
• Positiver Photoresist: Bei Belichtung wird der belichtete Bereich löslich und kann im Entwickler entfernt werden. Beispiele hierfür sind AZ 9260 und Shipley 1400-17.
• Negativer Photoresist: Bei Belichtung wird der belichtete Bereich unlöslich, während der nicht belichtete Bereich entfernt wird. Beispiele hierfür sind SU-8 und Ordyl. SU-8 ist besonders empfindlich, da ein Photon viele Polymerisationsereignisse auslöst.
Was ist der ursprung der photolitography
fotografie und buchdruck
Warum können in EUV-Bildgebungssystemen keine refraktiven Optiken verwendet werden, und wie wird dennoch eine ausreichende Reflexion erreicht?
In EUV-Bildgebungssystemen können keine refraktiven Optiken verwendet werden, weil die Absorption von EUV-Strahlung durch Materialien sehr hoch ist. Stattdessen werden reflektive Systeme eingesetzt, um das EUV-Licht zu lenken. Allerdings ist die Reflexivität einzelner Materialien im EUV-Bereich sehr gering. Um dennoch eine ausreichende Reflexion zu erzielen, werden Distributed Bragg Reflectors (DBR) verwendet, die aus mehreren dünnen Schichten bestehen. Diese Schichtstapel werden so gestaltet, dass sie die Reflexion durch konstruktive Interferenz erhöhen, was zu einer höheren Gesamteffizienz der Optik führt.
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