Plasmaätzen

Unter einem Ätzprozess versteht man das Abtragen von Oberflächen mit Hilfe chemischer und physikalischer Ätzverfahren. Je nach Art des Ätzprozesses unterscheidet man zwischen nasschemischen und trockenen physikalischen Verfahren. Für nasschemisches Ätzen wird die Substratoberfläche in Kontakt mit einer ätzenden Lösung gebracht. Trockene Ätzverfahren können wiederum in chemisches und physikalisches Ätzen unterteilt werden. Bei dem am IGVP verwendeten trockenchemischen Ätzverfahren reagieren Radikale, die in einer Plasmakammer erzeugt werden, mit den Oberflächenatomen des Substrats zu einem Gas, welches abgepumpt wird, wobei eine Beschädigung der Mikrostrukturen vermieden wird. Über das verwendete Arbeitsgas kann der Prozess sehr selektiv gestaltet werden, da beispielsweise Silizium in einem integrierten Chip keine flüchtigen Produkte mit Sauerstoff bildet.

In der Industrie werden Fotolacke eingesetzt, um mit lithografischen Verfahren Oberflächenstrukturen im Sub-Mikrometerbereich herzustellen. Das Hauptanwendungsgebiet ist dabei die Mikrosystemtechnik, die sich unter anderem mit der Entwicklung und Herstellung mikromechanischer Bauteile, wie beispielsweise Mikro-Zahnrädern oder mikroelektronischer Schaltungen, wie Computer-Chips, befasst. Bei der Fotolithografie wird über gezielte Einstrahlung von UV-Licht ein fotoempfindliches Polymermaterial (Resist) ausgehärtet.

Die strukturierte und ausgehärtete Polymerschicht dient dann als Schutz für die darunterliegenden Schichten oder als formgebende Struktur der unbedeckten Bereiche. Diese unbedeckten Bereiche können anschließend über Ätzprozesse abgetragen oder durch galvanische Abscheidung mit einer Metallschicht überzogen werden. Nach dem Ätzprozess, beziehungsweise der Beschichtung der unbedeckten Bereiche, muss die ausgehärtete Polymerschicht wieder entfernt werden.

Das Problem dabei ist, dass die ausgehärtete Resiststruktur ein hochstabiles und vernetztes Material darstellt, was nur äußerst schwer wieder entfernt werden kann, ohne dass dabei die aufgebrachten Metallstrukturen oder die geschützten darunterliegenden Strukturen beschädigt werden. Die Entfernung des ausgehärteten Resists geschieht heutzutage über trockenchemische Ätzverfahren.