Präzise Herstellung von Pinstrukturen in Zerodur und SiC Waferchucks
Keine Änderung der Werkstoffeigenschaften durch Einsatz von Ultrakzurzpulslasern
Oberflächenrauheit im Grund Ra <= 3 – 4 µm
Präzise Pinstrukturen in Waferchucks für die Halbleiterindustrie
Waferchucks sind eine wichtige Grundlage für die hochpräzise Bearbeitung von Wafern in der Halbleiterindustrie. Diese Haltevorrichtungen ermöglichen die sichere Fixierung von Wafern während verschiedenster Prozessschritte wie Lithografie, Ätzen oder Inspektion. Die immer kleiner werdenden Strukturgroßen (Knoten) in der EUV- oder Nanoimprint-Lithografie steigen die Anforderungen an die Ebenheit der Fixierung der Wafer auf dem Waferchuck.
Um in der Lithographie und bei Inspektionsprozessen eine ideale Planarität der Wafer zu gewährleisten, spielen Pinstrukturen auf der Oberfläche der Waferchucks eine entscheidende Rolle.
Die Pins sind dabei definierte Auflagepunkte für den Wafer. Durch Anlegen eines Vakuums zwischen Wafer und Pinstrukturen werden unebene Wafer begradigt und somit die Grundlage für homogene Prozessergebnisse bei den einzelnen Bearbeitungsschritten geschaffen. Die Homogenität der Pinstrukturen spielt dabei eine wichtige Rolle.
Durch die Minimierung der Kontaktfläche wird die Verformung des Wafers effektiv reduziert. In diesem anspruchsvollen Umfeld gewinnen Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Zerodur aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften zunehmend an Bedeutung.
Lasergefertigte Pinstruktur auf einer SiC-Oberfläche.
© Pulsar Photonics GmbH.
Siliziumkarbid zeichnet sich durch eine hohe thermische Leitfähigkeit, exzellente Stabilität und Beständigkeit in rauen Umgebungen aus. Zerodur hingegen besticht durch eine extrem geringe thermische Ausdehnung. Diese Eigenschaften sind notwendig, um eine Verformung der Wafer während der Bearbeitung zu vermeiden.
Laserablation mit UKP-Lasern für die Herstellung von Pinstrukturen
in SiC und Zerodur
Die Herstellung hochpräziser Pinstrukturen in Waferchucks in beiden Materialien erfordert Fertigungstechnologien, die eine hohe Präzision bei minimaler Beeinflussung der Materialeigenschaften erzielen können.
Hier bietet die Lasermikrobearbeitung mit Ultrakurzpulslasern Vorteile gegenüber traditionellen mechanischen Verfahren. Das Verfahren ermöglicht aufgrund der lokalen Verdampfung des Materials und bei minimaler Wärmeeinflusszone die konturscharfe Herstellung von Pinstrukturen. Üblicherweise beginnt die Bearbeitung auf der geläppten oder polierten Waferchuckoberfläche.
Als ablatives Verfahren werden gezielt die Materialbereiche um die herzustellenden Pins entfernt. Die Pinoberflächen erhalten somit die gleiche Rauheit und Ebenheit, die aus dem vorgegangenen Politur- oder Läppverfahren eingestellt wurden. Ein besonderes Augenmerk wird dabei auf die Kontamination der Oberfläche und die Oberflächenrauheit im Grund gelegt.
Mit dem UKP-Laser sind je nach Material Oberflächenrauheiten von Ra < 3-4 µm herstellbar.
Durch eine entsprechende Nachbearbeitung lassen sich eventuelle Rückstände von der Laserbearbeitung entfernen.
Mikroskopaufnahme einer SiC Flachbearbeitung mit Pin- sowie Kreisstruktur. © Pulsar Photonics GmbH.
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Ihr persönlicher ansprechpartner
Dennis Pechner
Technischer Vertrieb Laseranwendungszentrum