Selektiver Materialabtrag auf Dünnschichtsystemen mittels direktschreibender UV- Laserstrahlung

Autor: Frank Völkermeyer

ISBN: 978-3-943104-58-5

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2012

Herausgeber der Reihe: Dietmar Kracht

Band-Nr.: LZH 03/2012

Umfang: 151 Seiten, 82 Abbildungen

Schlagworte: Lasermaterialbearbeitung, UV- Laser, direktschreibendes Verfahren, Sensorfertigung, fotosensitive Resiste

Kurzfassung: Miniaturisierte Sensoren und Systeme sind zunehmend integraler Bestandteil vieler Konsumgüter. Die Herstellung erfolgt in der Regel durch fotolithografische Prozessketten. Dies stößt wegen kontinuierlich abnehmender Lebenszyklen der Produkte, deren teilweise geringer Wertschöpfung oder niedriger Stückzahlen zunehmend an seine wirtschaftlichen Grenzen. Insbesondere die kostenintensive und hinsichtlich Modifikationen des Layouts unflexible Maskentechnik erschwert die profitable Fertigung von Kleinserien. In dieser Arbeit wird ein laserbasiertes, direktschreibendes und somit maskenloses Herstellungsverfahren entwickelt, welches speziell in der aufwendigen Entwicklungsphase der Produkte eine gesteigerte Effizienz bietet. Durch den selektiven Materialabtrag wird weiterhin der Prozessschritt der chemischen Resist - Entwicklung obsolet. In den Untersuchungen wird zunächst experimentell die Laser -Material -Wechselwirkung studiert und ein analytisches Modell zur Beschreibung der resultierenden Abtragsgeometrie aufgestellt. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wird eine computergestützte Simulation implementiert, die eine valide Vorhersage der Strukturtopografie ermöglicht. Hierdurch kann ein Teil der in der Systementwicklung notwendigen praktischen Tests eingespart werden. Das laserbasierte Verfahren wird durch Integration in einen lithografischen Prozessablauf validiert und die hierdurch hergestellten Bauteile mit Referenzstrukturen, die durch klassische Fotolithografie erzeugt werden, verglichen. Die Prozessqualifizierung erfolgt durch Haftfestigkeitsuntersuchungen, die ein wesentliches Merkmal für die Beurteilung der Bauteilqualität darstellen, sowie durch Vergleiche der Prozessgeschwindigkeiten und Kosten beider Verfahren.