Fotolithografie
Zur Erzeugung präziser Strukturen verwenden wir die Fotolithografie. Dabei wird ein UV-Licht empfindlicher Lack, durch eine Glasmaske, auf der sich die zu übertragenden Strukturen als lichtundurchlässige Chromschicht befindet, bestrahlt. Abhängig vom verwendeten Lacktyp werden dann die belichteten oder die nicht belichteten Lackbereiche im Entwickler gelöst. In Folgeprozessen können wir dann die Lackstrukturen in darunter liegende Schichten oder Substrate übertragen oder innerhalb der Lackstrukturen Metallschichten abscheiden.
Positiv-/ Negativ Fotolithografie:
Standardmäßig verwenden wir Positiv- und Negativlithographie mit Lackdicken zwischen 0,2 µm und ca. 10 µm. Bei der Positivlithografie wird der Lack an den UV belichteten Stellen für den Entwickler löslich. Bei der Negativlithografie wird der Photolack durch die Belichtung stabilisiert und die unbelichteten Bereiche bleiben im Entwickler löslich. Die freientwickelten Lackflächen sind danach für Ätz- oder Abscheideprozesse zugänglich.
Typische Eigenschaften:
- kleinste Struktur: ca. 0,5µm
- Lackdicke: 0,2 µm - ca. 10 µm
Lift-off-lithografie:
Bei der Lift-off-lithografie werden Photolacke verwendet, die gezielt ein negatives Seitenwandprofil erzeugen. Zur Verstärkung des Effekts können auch Doppellacksysteme eingesetzt werden, bei denen der untere Lack beim Entwickeln ein Stück unter dem Oberen herausentwickelt wird. Anschließende Beschichtungsprozesse können diese unterschnittenen Seitenwände nicht geschlossen bedecken. Beim Entfernen des Fotolacks wird dann die auf dem Lack befindliche Schicht zusammen mit dem Lack „weggeliftet“. Dieses Verfahren ermöglicht die Strukturierung von Materialien, die sich chemisch schlecht strukturieren lassen, wie z.B. Edelmetalle
Typische Eigenschaften:
- kleinste Struktur: ca. 0,7 µm
Dickschichtlithographie:
Zur Erzeugung galvanisch abgeschiedener Metallteile werden mit Photolacken Formen hergestellt, innerhalb derer eine Metallschicht elektrolytisch abgeschieden wird. Da der limitierende Faktor für die Dicke der Metallschicht die Dicke des Photolacks ist, werden hier Lacke verwendet, die möglichst große strukturierbare Lackdicken ermöglichen. Mit dem Negativlack SU-8 sind Strukturhöhen von mehreren 100 µm bis mm möglich. Mit leicht löslichen Positivlacken erreichen wir Strukturhöhen bis einige 10µm, bei ebenfalls sehr senkrechte Seitenwänden.
Typische Eigenschaften:
- Strukturhöhe: bis ca. 1mm
- Aspektverhältnis: 10:1
Lithographie auf vorhandener Topographie:
Bei der Herstellung von MEMS Bauteilen werden häufig weitere Lithografieschritte auf bereits existierende Topographien benötigt. Dies ist z.B. der Fall wenn Elektrodenstrukturen auf gedünnte Membranflächen geführt werden sollen. Dafür verwenden wir spezielle Belackungsprozesse, die an schrägen oder gar senkrechten Seitenwänden noch einen gute Lackbedeckung erreichen
Typische Eigenschaften:
- Topographie bei senkrechten Kanten: ca. 10 µm
- Topographie bei schrägen Kanten: ca. 100 µm
Justierte Lithographie:
In der Regel werden zur Fertigung von Mikrobauteilen mehrere Lithographieschritte benötigt. Dabei ist es notwendig, dass die einzelnen Lithographieschritte zueinander möglichst gut justiert werden.
Typische Eigenschaften:
- Maximale Justagegenauigkeit: ~1 µm
Doppelseitige Lithographie:
Zur beidseitigen Bearbeitung von Substraten, wenn beispielsweise rückseitige Öffnungen an vorderseitige Strukturen geführt werden sollen, wird doppelseitige Lithographie eingesetzt. Auch dabei ist eine möglichst gute Justage der rückseitigen Lithographie zu den vorderseitigen Strukturen nötig.
Typische Eigenschaften:
- Maximale Justagegenauigkeit: ~1 µm