UV-Lithografie- und Bond-Aligner

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519023672

UV-Maskenbelichter stellen ein wesentliches Basis-Gerät für die Mikrosystemtechnik-Forschung dar. Aktuell verfügt der Lehrstuhl Mikrosystemtechnik über einen 30 Jahre alten Maskenbelichter für 3" Wafer. Im Zentrum für grenzflächendominierte Höchstleistungswerkstoffe (ZGH; RUB) steht ein reiner Maskenbelichter bis 150 mm zur Verfügung. Forschungsprojekte auf dem Gebiet der MEMS- und 2D-Elektronik-Forschung in Kooperation mit wissenschaftlichen und industriellen Partnern erfordern den Übergang zu 200 mm Substrate, u.a. im Rahmen einer Kooperation auf dem Gebiet der 2D-Elektronik mit dem FhG IMS Duisburg in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD). Hierzu wurde der Reinraum bereits für 200 mm ertüchtigt, der Maskenbelichter stellt das letzte fehlende Element in einer durchgängigen 100 / 200 mm MEMS-Linie dar. U.a. wurden 2021 bereits ein Drei-Kammer-PVD-Cluster (DFG-Großgerät) und ein Fünf-Kammer-ALD/RIE-Cluster (BMBF-ForLab-Förderung) installiert, beide 200 mm tauglich. Der Lithografie-Reinraum besitzt die Reinraumklasse ISO 6 und ist mit Werkbänken und einem voll 200 mm kompatiblen Belackungscluster ausgestattet. Die Mikro-Nano-Integration macht darüber hinaus den Einsatz der Nanoimprint-Lithografie mit flexiblen Templates für optische, elektronische und sensorische Anwendungen, auch auf flexiblen und Dünnglas-Substraten, notwendig. Für MEMS wie für das temporäre Stabilisieren von flexiblen Substraten ist das Bonden von zwei Substraten von großer Bedeutung, das mit Hilfe der Justagesysteme eines Maskenbelichters erfolgen kann. Hieraus ergeben sich folgende Anforderungen an einen UV-Mask- und Bondaligner: Belichtungseinheit mit einer Positioniergenauigkeit von 1 Mikrometer (Vorder-) bzw. 2 Mikrometer (Rückseite) und LED-basierter UV-Quelle, die in Verbindung mit Vakuum- oder Hartkontakt der Maske eine Lithografie-Auflösung von unter 1 Mikrometer ("lines and spaces") übertragen kann. Sie erlaubt einen quecksilberfreien Betrieb ohne Vorheizzeit und Stickstoffspülung bei ähnlichem Spektrum, um handelsübliche Fotolacke inkl. Trockenresiste und hochauflösender Dünnlacke nutzen zu können. Die Verarbeitung von Wafern von 30 Mikrometer bis >5 mm Dicke, ein automatischer Keilfehlerausgleich und eine Proximity-Funktion werden vorausgesetzt. Masken und Wafer werden manuell beschickt, die Justage wird vom Aligner durch Bilderkennung unterstützt. Masken- und Waferaufnahmen werden für 100 mm und 200 mm Substrate benötigt, da beide Größen projektabhängig parallel bearbeitet werden. Die präzise Justierfunktion eines Maskenbelichters soll für das Waferbonden mitgenutzt werden. Das Bonden erfolgt entweder durch Polymere für eine temporäre Stabilisierung eines Substrats oder zum dauerhaften Laminieren. Anwendungen sind die stabilisierte Verarbeitung von Dünnglassubstraten sowie das Häusen von MEMS-Bauteilen auf Waferlevel.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: UV-Lithografie- und Bond-Aligner
• Gerätegruppe: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Martin Hoffmann