Reaktiv-Ionenätzanlage für Kryoprozesse

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456802152

Das zentrale Nanostrukturlabor der Universität Konstanz (nano.lab) beantragt eine Reaktive Ionenätzanlage, die ein Gerät aus dem Jahr 2001 ersetzt und die Möglichkeiten des nano.lab erweitert. Die Altanlage wird für sehr spezielle isotrope Ätzprozesse verwendet, da sie für das Arbeiten unter hohen Prozessdrücken optimiert ist. Anisotrope Ätzprofile sind mit der vorhandenen Ausstattung nicht realisierbar. Auch in einer anderen vorhandenen, etwas jüngeren Anlage sind anisotrope Ätzprofile unter Verwendung von Fluorchemie nur sehr eingeschränkt möglich. Zusätzlich zum isotropen Ätzen sollen mit der neuen Anlage zukünftig auch hoch anisotrope Ätzprozesse möglich sein. Diese Ätzprozesse sind insbesondere für die Projekte in der Nanomechanik und das Herstellen optischer Wellenleiter auf Silizium-Basis von großer Bedeutung. Für diese anisotropen Prozesse sollen polymerbildende Prozessgase eingesetzt werden, die eine Passivierung der Seitenwände ermöglichen.Die neue Anlage soll zusätzlich zur üblichen Radiofrequenz-Quelle eine ICP-Quelle (Inductively Coupled Plasma) erhalten. Die Verwendung einer ICP ermöglicht es, auch bei sehr niedrigen Prozessdrücken ein stabiles Plasma mit einer hohen Dichte an Ionen und Radikalen im Gas zu gewährleisten. Ein weiterer wichtiger Vorteil für die anstehenden Forschungsprojekte ist die durch die ICP gegebene unabhängige Einstellbarkeit der Plasmadichte und der Ionenenergie während des Ätzprozesses. Dadurch ist es möglich, bei niedrigen Ionenenergien sehr defektarm und sehr selektiv zu ätzen, wodurch auch eine optimale Kontrolle der Ätzprofile gegeben ist. Dies ist eine Technik, die den bisher für hoch anisotrope Prozesse etablierten, patentierten und extrem zeitaufwändigen „Boschprozess“ umgeht.Die neue Anlage soll ausschließlich mit Fluorgasen betrieben werden und die vorhandene Anlage zukünftig nur für Chlorprozesse zum Einsatz kommen, um die notwendige Reproduzierbarkeit der Prozesse zu erreichen und die Anlagen effizienter nutzen zu können. Mit diesen beiden Anlagen lässt sich ein sehr breites Spektrum an Materialen für einen breiten Anwenderkreis der Nutzer des nano.lab sehr präzise trockenätzen.Für die Umsetzung der Projekte ist ein hohes Maß an Präzision bei der Herstellung der Strukturen notwendig. Um dies gewährleisten zu können ist es erforderlich, eine maximale Kontrolle über die relevanten Prozessparameter zu haben. Zur Ausstattung der Anlage sollte daher eine Temperaturregelung der Substratelektrode gehören um eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sicherstellen zu können. Durch eine über einen weiten Temperaturbereich regelbare Substratelektrode können zusätzlich die Einsatzmöglichkeiten der Anlage deutlich erweitert werden, da über die Temperatur die chemische Reaktivität gesteuert werden kann. Ein Laserinterferometer soll eine in-situ Überwachung der Ätztiefe ermöglichen. Außerdem soll die Anlage mit Trockenpumpen ausgestattet sein, um ein ölfreies und sauberes Arbeiten garantieren zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Reaktive Ionenätzanlage
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Universität Konstanz
• Leiterin: Professorin Dr. Elke Scheer