Mikrowellen-Plasma- Bearbeitung

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1 Mikrowellen-Plasma- Bearbeitung MUEGGE GMBH Hochstraße Reichelsheim Fon +49 (0) Fax +49 (0)

2 Mikrowellen-Plasma- Bearbeitung Mikrowellenplasmatechnologie: Die Mikrowellenplasmatechnologie kommt immer dann zum Einsatz, wenn Qualität, Produktivität, Umweltverträglichkeit, Präzision und Flexibilität von besonderer Bedeutung sind. Das außerordentliche Potenzial der Plasmatechnologie wird insbesondere in der Elektrotechnik, der Medizintechnik, der Automobilindustrie, im Werkzeug- und Maschinenbau aber auch in der Textilindustrie, der Solarindustrie und optischen Industrie genutzt. MUEGGE hilft Ihnen diese fortschrittliche Technologie auch für Ihren Anwendungsbereich nutzbar zu machen. Die Plasmaline, das Plasma-Array und das Plasmamodul sind einzigartig am Markt und ermöglichen uns, Lösungen für die anspruchsvollsten Kundenanwendungen im Bereich Plasma zu liefern. MUEGGES Remote Plasma Source (RPS Mikrowellen-Fern- Plasmaquelle ) spaltet aufsteigende Prozessgase in ihre Atome auf und bildet damit abwärts strömende Radikale für die beschädigungsfreie Bearbeitung von Wafern. In die Prozesskammer gelangen nur die Radikale nicht aber das Plasma, so dass das RPS-System ideal für Anwendungen ist, bei denen physikalische Auswirkungen wie beispielsweise der Beschuss mit Ionen und hohe thermische Belastungen vermieden werden müssen. Plasmaline Diese Anwendungen umfassen beispielsweise: Oberflächenbearbeitung Entfernung von Fotolacken Siliziumätzen Oxidätzen Kammerreinigung Beschichtungen (die Liste ist nicht vollständig) Plasma array Plasmodule Fachwissen auf dem Gebiet der Plasmaverfahren: Die besondere Stärke von MUEGGE liegt darin gemeinsam mit dem Kunden spezifische Lösungen für Plasmaanwendungen zu entwickeln und zu realisieren. Bei MUEGGE arbeiten Plasmaphysiker und Verfahrenstechniker im hauseigenen, voll ausgestatteten Plasmalabor. Der direkte Austausch mit unseren Kunden öffnet uns den schnellsten, wirtschaftlichsten und effektivsten Weg zu einem effizienten und optimal abgestimmten Plasmaprozess. -2-

3 Mikrowellen- Plasma-Systeme Werkzeug zum Entfernen von SU8-Fotolack (SU-8 Stripping Tool) MA3000D-161BB: MUEGGES SU-8 Stripping Tool MA3000D-161BB für MEMS-Anwendungen ist das einzige auf dem Markt erhältliche System, das das schnelle trockene Ätzen von dicken SU-8 Fotolacken ermöglicht. Die Alleinstellungsmerkmale des SU-8 Stripping Tools bieten Ihnen die neueste Technik für das trockene Ätzen von SU-8 Fotolacken: Remote-Plasmaquelle mit einer einzigartigen wassergekühlten Plasmazone bestehend aus Aluminiumoxid, Saphir und Quarz garantiert eine hervorragende Langlebigkeit der Plasmakammer sehr hohe Ätzraten und niedrige Betriebskosten hohe Umweltverträglichkeit durch eine sehr hohe Aufspaltung der Heizgase CF und NF 4 3 HAUPTVORTEILE: rein chemisches Ätzen ohne Ionen, die das Gut angreifen; dadurch hohe Selektivität dichte Plasmaanregung führt zu einer großen Anzahl an Radikalen, die nötig sind, um den Stripping-Prozess zu initiieren Remote-Plasma für geringere thermische Belastungen im Inneren der Kammer als bei herkömmlichen Plasmaanwendungen MUEGGE SU-8 Stripping Tool Wa veg uid e M a gne tron MW coupling antenna Process gas inlet Blick in die Kammer - Arbeitsplatte mit 9x 6" Wafern Plasma Chamber of pure alumina or sapphire or quartz Plasma z one Water cooled MW cavity Plasma chamber Pure radicals output Pressure range typical: Torr Remote Plasma Source (RPS) bedeutet, dass das Plasma nur in der Quelle selbst entsteht und existiert aber nicht in die Prozesskammer gelangt kleine Zahnräder nach Entfernung des Fotolacks -3-

4 Mikrowellen- Plasma-Systeme Remote-Mikrowellenplasma Siliziumätzer MA3000D-181BB: Der neue Remote-Mikrowellenplasma Siliziumätzer von MUEGGE wurde speziell für Backend -Anwendungen in der Halbleiterindustrie entworfen. Die Hauptanwendungsgebiete sind hierbei: Entspannungsätzen nach dem Schleifen Ätzen von Aussparungen für die TSV-Technologie (Through Silicon Via) 3D-Integration. Die Remote-Plasma-Quelle (RPS), deren Plasmaströmung nach unten gerichtet ist, stellt die Radikale ausschließlich in der Prozesskammer zur Verfügung und ermöglich damit ein rein chemisches Ätzen ohne, dass das Gut durch Ionenbeschuss oder zu hohe thermische Belastungen Schaden nimmt. Die Einheit zur Radikalfreisetzung, die rotiert und gleichzeitig auch den Winkel des Fluorradikalstrahls über dem Silizium-Wafer ändert, führt zu sehr homogenen Ätzergebnissen. Die Vakuumhalterung ermöglicht die Aufnahme von Wafergrößen zwischen 100 mm und 300 mm, verschiedenen Einfassbändern, Sägerahmen und verschieden Gerätetypen als Lotkugeln. Anlage zum Siliziumätzen HAUPTVORTEILE: Die Kombination hoher Ätzraten, hoher Gleichmäßigkeit und rein chemischen Ätzens ist das Alleinstellungsmerkmal dieser Anlage: Geringere Wärmebelastung des Substrats aufgrund des nicht vorhandenen Ionenbeschusses. Bessere Ergebnisse im isotropen Ätzen der Sägespalten Höhere Ätzraten Dank des nicht vorhandenen Leitbleches Vakuum-Haltevorrichtung, wassergekühlt -4- Blick in die Kammer während des Plasma-Ätzens

5 Mikrowellen- Plasma-Systeme Plasma-Dekapsulierer MA3000D-151BB: Der MA3000D-151-BB Plasma-Dekapsulierer von MUEGGE wurde speziell entwickelt, um Formmasse und Polyimide schnell durch Ätzen zu entfernen und damit Mikrochips ohne Beschädigung der empfindlichen Verdrahtung zu öffnen. Optimiert für die Dekapsulierung von Mikrochips Kurze Dekapsulierungszeiten bei schonenden Prozessbedingen Hohe Ätzraten bei niedrigen Betriebskosten Hohe Umweltverträglichkeit durch einen hohen Grad der Aufspaltung von Prozessgasen wie CF4 Entfernung von etwa 200 µm / Stunde (einschließlich der Entfernung anorganischer Füllstoffe) HAUPTVORTEILE: Verdrahtung wird nicht angegriffen (z. B. Cu und Pd-Cu- Materialien) Leichtes Ätzen der Chip-Passivierung (Selektivität > 500:1) Schnelles isotropes Ätzen ausschließlich mit Hilfe von Radikalen Keine Einwirkung von Ionen, Strahlung oder elektrischen Feldern auf den Mikrochip Plasma-Dekapsulierer Plasma gestütztes Mikrochipdekapsulieren -5-

6 Plasma-Komponenten Plasmaline Skalierbare Plasmaquelle: Die Duo-Plasmaline ist eine direkte Mikrowellenplasmaquelle, die ohne die Nutzung eines magnetischen Feldes auskommt. Sie arbeitet vereinfacht gesagt wie eine umgekehrte Leuchtstoffröhre die durch Mikrowellen angeregt wird. Die Duo-Plasmaline arbeitet normalerweise mit niedrigen Drücken zwischen 1000 Pa bis etwa 10 Pa. Die Mikrowelle mit einer Frequenz von 2,45 GHz wird von zwei Magnetrons erzeugt und an beiden Enden der Plasmaline eingespeist. Eine Entladung zündet ein Plasma in der äußeren Niederdruckumgebung, mit steigender Mikrowellenleistung wächst das Plasma von beiden Seiten der Röhre und bildet ein homogenes Plasma entlang dieser Achse. Kombiniert man mehrere dieser Duo-Plasmalines erhält man ein zweidimensionales Plasma-Array. Für die plasmagestützte Oberflächenbehandlung, wie der Oberflächenaktivierung, Ätzen und Beschichtung, stehen Einzelquellen aber auch 2, 4, und 8 parallel montierte Plasmalines zur Verfügung. Die Plasmaline bietet einzigartige Möglichkeiten für großflächige Plasmabehandlungen Niederdruckmikrowellenplasmaquelle Skalierbares und kompaktes Design Nutzung für großflächige Anwendungen Hohe Plasmadichte Hoher Wirkungsgrad Geringe Beschädigungen Einfache Anpassung an Kundensysteme Schematische Darstellung der Plasmaline Plasmaline in Aktion -6-

7 Plasma-Komponenten Plasma Array Skalierbare Plasmaquelle: Kombiniert man mehrere dieser Duo-Plasmalines erhält man ein zweidimensionales Plasma- Array. Für die plasmagestützte Oberflächenbehandlung, wie der Oberflächenaktivierung, Ätzen und Beschichtung, stehen Einzelquellen aber auch 2, 4, und 8 parallel montierte Plasmalines zur Verfügung. Die Duo-Plasmaline ist eine direkte Mikrowellenplasmaquelle, die ohne die Nutzung eines magnetischen Feldes auskommt. Sie arbeitet vereinfacht gesagt wie eine umgekehrte Leuchtstoffröhre die durch Mikrowellen angeregt wird. Die Duo-Plasmaline arbeitet normalerweise mit niedrigen Drücken zwischen 1000 Pa bis etwa 10 Pa. Die Mikrowelle mit einer Frequenz von 2,45 GHz wird von zwei Magnetrons erzeugt, und an beiden Enden der Plasmaline eingespeist. Eine Entladung zündet ein Plasma in der äußeren Niederdruckumgebung, mit steigender Mikrowellenleistung wächst das Plasma von beiden Seiten der Röhre und bildet ein homogenes Plasma entlang dieser Achse. Niederdruckmikrowellenplasmaquelle Skalierbares und kompaktes Design Nutzung für großflächige Anwendungen Hohe Plasmadichte Hoher Wirkungsgrad Geringe Beschädigungen Einfache Anpassung an Kundensysteme Plasma-Array -7-

8 Plasma-Komponenten Radikal-Plasmaquelle MA-Serie: Die RPS MA3000-Serie wurde für die Verwendung in Vakuumkammern konzipiert. Die üblichen Prozessdrücke liegen zwischen 0,3 Torr und 5,0 Torr. Eine Remote Plasma Quelle (RPS) zeichnet sich dadurch aus, dass das Plasma nur in der Quelle selbst erzeugt und aufrechterhalten wird die Prozesskammer aber nie erreicht. Aus diesem Grund ist die RPS ideal für Anwendungen bei denen physikalische Begleiterscheinungen wie Ionenbeschuss oder thermische Belastungen vermieden werden müssen. Die durch die Plasmaquelle erzeugten Radikale sorgen nur für eine chemische Reaktion auf der Oberfläche der Substrate. Dies resultiert in einer extrem niedrigen Wärmebelastung und beschädigungsfreiem Ätzen bei hohen Raten. Die einzigartigen Merkmale der Remote Plasmaquelle bieten Spitzentechnologie in folgenden Bereichen: Isotropes Ätzen von Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid mit überdurchschnittlich hohen Ätzraten Entfernung von Fotolacken auf verschieden Materialien wie Silizium, Siliziumoxid, Metalle, High-k und Low-k Materialen (Materialien mit höherem oder niedrigeren Dielektrizitätswert als Siliziumdioxid) Kammerreinigung bei Niederdruck z. B. 2 slm (Standardliter pro Minute) NF 3 bei 0,5 Torr. Flexible Leiterplatten: Bohren und Rückätzen Behandlung von Siliziumoberflächen mit Nitriden oder Oxiden Beste Leistung bei Halbleitern "Backend" Anwendungen, wie Wafer-Dünnen und Oberflächenverheilung HAUPTVORTEILE: Besonders kompakte Abmessungen (450 x 250 x 250 mm 3) Wassergekühlte Plasmazone Sehr hoher Wirkungsgrad Hohe Plasmadichte Pulsbarkeit möglich Hochreine Remote-Plasmaquelle Ideal für Hochtechnologie-Halbleiterbearbeitung Einfache, kosten- und zeitsparende Wartung Einfache Ankopplung an Geräte (KF 40 oder ISO-K63) -8- Remote Plasma Source

9 Plasma-Komponenten Planartron Planar-Plasmaquelle: Das Planartron ähnelt der Duo-Plasmaline. Hierbei werden die parallelen Quarzröhren in einer einzigen Quarzplatte zusammengesetzt, die die Normaldruckumgebung von der Niederdruckzone trennt. Die Mikrowelle wird in einen mäanderförmigen Aufbau eingespeist. Die Verwendung dieser Struktur ermöglicht ein homogenes Einspeisen der Mikrowelle durch die Quarzplatte und dadurch wird ein sehr gleichmäßiges Plasma an deren Oberfläche im Niederdruckbereich erzeugt. Die besonderen Merkmale des Planartron-Quellensystems bieten Spitzentechnologie in folgenden Bereichen: Intensives Plasma direkt auf der Oberfläche des Substrates Isotropes Ätzen von Silizium, Siliziumnitrid, Siliziumoxid mit überdurchschnittlich hohen Ätzraten Entfernung von Fotolacken auf verschieden Materialien wie Silizium, Siliziumoxid, Metalle, High-k und Low-k Materialen (Materialien mit höherem oder niedrigeren Dielektrizitätswert als Siliziumdioxid) Flexible Leiterplatten: Bohren und Rückätzen Behandlung von Siliziumoberflächen mit Nitriden oder Oxiden Backend-Anwendungen für die Ausdünnung und Entspannung von Wafern Planartron-Quellensystem Planartron im Betrieb -9-

10 Plasma-Komponenten Atmosphärische Plasmaquelle (APS): Die neue Generation von Magnetronköpfen, Generatoren und Tuningelementen ermöglichen den Bau von kompakten atmosphärischen Plasmaquellen, die mit Normaldruck arbeiten und sich für Oberflächen- und Volumenbearbeitung eignen. Die APS ist eine atmosphärische Plasmaquelle, die auf einem speziell entwickelten Mikrowellenprozessraum (Cavity) basiert. Mit einer Frequenz von 2,45 GHz werden die Mikrowellen in die Plasmaquelle eingespeist, dadurch wird eine hohe Feldkonzentration im Zentrum der Cavity erreicht. In diesem Bereich wird dann auch das Plasma gezündet und beheizt. Es besteht die Möglichkeit einige Kilowatt in das Plasma einzubringen und die Gastemperaturen bis K mittels optischer Entladungsspektroskopie zu bestimmen. Die APS ist gut geeignet, um geringe Konzentrationen von Luftschadstoffen wie beispielsweise flüchtige organische Verbindungen (FOV) und deren fluorierte Derivate zu entfernen aber auch für die Synthese von Spezialgasen und die Herstellung von Nanopartikeln. Eine neue Plasmaquelle mit einer Mikrowellenfrequenz von 915 MHz ist ebenfalls erhältlich. Dieses Gerät wird durch seine hohe Leistung von bis zu 30 kw charakterisiert. So kann auch eine große Gasmenge behandelt werden. Atmosphärische Plasmaquelle (APS) APS in Betrieb -10-

11 Plasma-Komponenten Mikrowellenplasma-Subsysteme: MUEGGEs Plasmakomponenten werden in rasch wachsenden Plasmatechnologiemärkten eingesetzt. Die Mikrowellenplasma-Subsysteme von MUEGGE können vollständig integriert werden und sind sehr zuverlässig im Hinblick auf die kosteneffiziente Erzeugung und Verbreitung von Mikrowellenplasmen für die beschädigungsfreie Waferbearbeitung. Jedes Mikrowellenplasmasystem umfasst einen von MUEGGE entwickelten Leistungsgenerator bestehend aus einem Schaltnetzteil, einem Magnetronkopf mit Isolator sowie einem patentierten Plasmaapplikator. Hinter allen MUEGGE Mikrowellenplasmasystemen steht ein Team sehr erfahrener Plasmaphysiker, Konstrukteure und Anwendungsexperten, die sowohl Prozessunterstützung als auch Systemhilfe bieten. Eine neue Plasmaquelle mit einer Mikrowellenfrequenz von 915 MHz ist ebenfalls erhältlich. Dieses Gerät wird durch seine hohe Leistung von bis zu 30 kw charakterisiert. So kann auch eine große Gasmenge behandelt werden. Darstellung eines typischen Mikrowellensystems -11-

12 MUEGGE GmbH Über die MUEGGE GmbH: Die MUEGGE GmbH ist ein weltweit führender Hersteller und Anbieter für industrielle Plasmasysteme, Mikrowellensysteme für die industrielle Erwärmung und alle zugehörigen Komponenten. Seit über 25 Jahren werden bei MUEGGE qualitativ hochwertige CW- und Pulslösungen für Anwendungen mit einem Leistungsbedarf zwischen 300 W bis zu 100 kw und Frequenzen von 915 MHz, MHz und MHz entwickelt, produziert und geliefert. MUEGGE entwickelt auch weiterhin führende Lösungen für den industriellen Einsatz von Mikrowellen und bindet diese in neueste Technologien ein. Die MUEGGE GmbH kann mit ihren durchdachten Systemen, Anlagen und Verfahren auch den höchsten Ansprüchen gerecht werden und bietet ein umfassendes Spektrum basierend auf unserer wissenschaftlichen und technischen Erfahrung. Das Angebotsspektrum der MUEGGE GmbH reicht von der Beratung bei der Verfahrenstechnik über das Entwerfen von Anlagensystemen bis hin zu deren Konstruktion, Montage und Inbetriebnahme. Das Produktportfolio umfasst sowohl Komponenten als auch Plasmaquellen auf Basis von Mikrowellenplasma, wie die Hochleistungs-RPS zur Erzeugung von Radikalen (Rapid Reactive Radicals Technology, R3T ) für die Verwendung in der Halbleiterindustrie. MUEGGE GMBH Hochstraße Reichelsheim Fon +49 (0) Fax +49 (0) info@muegge.de