Plasmaätzen mit hoher Rate

Verbesserung der Remote Plasmaquelle hinsichtlich der Ätzrate und der Gastemperatur

In der Industrie werden Fotolacke eingesetzt, um über lithographische Verfahren Oberflächen Strukturen im Submikrometerbereich herzustellen. Am Ende des Herstellungsprozesses muss die ausgehärtete Polymerschicht, die als formgebende Struktur beispielsweise bei galvanischer Abscheidung verwendet wird, wieder entfernt werden. Das Problem dabei ist die Entfernung des Polymers, ohne die aufgebrachte Mikrostruktur zu zerstören. Trockenchemisches Plasmaätzen mittels Radikalen, die in einer Remote Plasmaquelle (RPS) erzeugt werden, ist ein geeignetes Mittel, um Beschädigungen der Mikrostrukturen aus Metallen wie Nickel, Kupfer oder Gold zu vermeiden.

Vergleich einer ersten vereinfachten Plasmasimulation in FEM, mit einem Foto des Plasmas in der RPS: FEM-Simulation (oben), Plasmafoto (unten).
Vergleich einer ersten vereinfachten Plasmasimulation in FEM, mit einem Foto des Plasmas in der RPS: FEM-Simulation (oben), Plasmafoto (unten).

Das Ziel dieser Arbeit ist eine bestehende Remote Plasmaquelle hinsichtlich der Ätzrate und der Gastemperatur zu verbessern und gleichzeitig ihren Aufbau zu vereinfachen. Mit Hilfe einer auf FEM basierenden Simulationssoftware wurde ein Model der RPS erstellt, um die Mikrowellenfelder und die Einkopplung der Mikrowelle in die Plasmakammer, bei unterschiedlichem Aufbau der Quelle, zu untersuchen. Wenn das Plasma zündet, erhöht sich die Elektronendichte in der Plasmakammer und damit auch die Permittivität und die Leitfähigkeit. Für diesen Fall wurde das Drude Model in die Simulation implementiert. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird die Simulation mit einem deutlich komplexeren Plasmamodel erweitert, in dem auch Stöße und Reaktionen berücksichtigt werden. Zum Schluss soll die Plasmasimulation auch noch mit Gasströmungen und Wärmetransport erweitert werden.

Zur Untersuchung der Plasmazündung und der Stabilität des Plasmas, werden die mittleren Lichtintensitäten von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des Zündprozesses über der Zeit aufgetragen. Die im Plasma ablaufenden Prozesse können mit optischer Emissionsspektroskopie untersucht werden. Außerdem kann die Ätzrate in Abhängigkeit der Mikrowellenleistung oder anderen Parametern wie dem Gasfluss bestimmt werden.

Im Rahmen dieser Dissertation werden mehrere Bachelor- und Masterarbeiten vergeben. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an die untenstehenden Personen.

 

Dieses Bild zeigt  Steffen Pauly M. Sc.
 

Steffen Pauly M. Sc.

Doktorand, Plasmatechnologie

Dieses Bild zeigt  Matthias Walker
Dr.-Ing.

Matthias Walker

Verwaltungsleiter IGVP / Leiter, Plasmatechnologie

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