SpinCoater LabSpin 6
Der LabSpin 6 von SÜSS Microtec ist ein manueller Spin Coater für die Forschung und die Laboranwendung. Er ist ein vielseitiges Spin-Coating-System für Substrate bis 150 mm Durchmesser. Der LabSpin 6 eignet sich besonders für Photolithographie-Prozesse in Forschung und Entwicklung und ist als Tischgerät oder Einbauversion erhältlich.
Technische Daten:
- Substratgröße: 150 mm für runde Substrate; 100x100mm für quadratische Substrate
- Drehzahlbereich: ca. 100 - 8000rpm
- Steuerung: Bedienung über grafisches Touchscreen-Interface
- Optionen: Edge-Bead-Removal, Dispense-Module, Stickstoff-Trocknung
- Reinigung: Abnehmbarer Prozessbehälter für schnelle und einfache Wartung und Reinigung
Primer
Warum werden Primer benötigt?
Für eine zuverlässige Photolithographie ist eine stabile Haftung des Photoresists auf der Substratoberfläche unerlässlich. Ohne geeignete Vorbehandlung kann es zu Ablösung, Rissen oder ungleicher Schichtdicke kommen — insbesondere auf hydrophilen Oberflächen wie Siliziumdioxid.
Wie funktionieren Primer?
Primer (hier: AR 300-80 neu Diphenylsilandiol) verändern die chemischen Eigenschaften der Oberfläche des Substrats:
- Verdrängung von Wasser: Primer reduzieren die Oberflächenfeuchte.
- Oberflächenmodifikation: Sie reagieren mit Hydroxylgruppen und bilden eine hydrophobe Schicht.
- Verbesserte Benetzung: Der Photoresist verteilt sich gleichmäßiger.
- Erhöhte Haftung: Ablösungen und Defekte werden reduziert.
Nutzen in der Praxis:
- Reduzierte Defekte wie Lift-Off oder Randablösungen
- Verbesserte Reproduzierbarkeit der Schichtdicken
- Zuverlässigere Lithographie-Ergebnisse
Hinweis: Die Auswahl und Anwendung eines Primers richtet sich nach Resist, Substrat und Prozess. Es sollten stets die Herstellerdatenblätter und interne SOPs beachtet werden.
Anwendungsarten:
- Verdampfen (Vapor Prime): Primer-Dampf wird in einer Vakuumkammer aufgebracht.
- Spin-Prime: Flüssiger Primer wird auf dem rotierenden Wafer verteilt.
- Plasma-Aktivierung: Alternative oder ergänzende Methode zur Oberflächenaktivierung.
Prozessparameter für verschiedene Photoresiste
Empfohlene Prozessparameter für das Aufschleudern von Photoresisten:
| Primer/Photoresist | Typische Schichtdicke | Drehzahl |
|---|---|---|
| AR 300-80 neu | 15 nm | 4000 rpm |
| AR-P 3120 | 500 nm | 4000 rpm |
| AR-P 3540 | 1,4 µm | 4000 rpm |
| AR-N 4400-05 | 5 µm | 1000 rpm |
| AR-N 400-10 | 10 µm | 1000 rpm |
Randentlackung (Edge-Bead-Removal, EBR) - Standard-Vorgehen
Ziel: Entfernen des überstehenden Resists am Wafer-Rand nach dem Spin-Coating, um gute Haftung auf dem Waferträger, gleichmäßiges Belichten und ein sauberes Ausspülen in nachfolgenden Prozessschritten zu gewährleisten.
Überblick:
Edge-Bead-Removal (EBR) wird typischerweise während oder unmittelbar nach dem Spin-Coating durchgeführt. Ein dünner Lösungsmittelstrahl wird an den Rand des drehenden Substrats appliziert, um überschüssigen Lack (Edge Bead) gezielt zu entfernen.
Materialien & Ausrüstung:
- Spin Coater (z. B. LabSpin 6)
- Geeignetes Lösungsmittel/EBR-Flüssigkeit (z. B. PGMEA oder Aceton für organische Resists)
- Wafer-Chuck, Substrate, Pin-Lift (falls benötigt)
- Persönliche Schutzausrüstung: Schutzbrille, säure-/lösungsmittelbeständige Handschuhe (z. B. Nitril), Reinraumanzug, ggf. Atemschutz
- Absaugung für Lösungsmitteldämpfe
Wichtige Sicherheitshinweise:
- Vorher Sicherheitsdatenblatt der verwendeten Chemikalie lesen.
- Lösungsmittel nur in geeignet belüfteten Bereichen einsetzen.
- Keine offenen Flammen; elektrostatische Entladung vermeiden.
- Abfälle entsprechend den örtlichen Vorschriften entsorgen.
Schritt-für-Schritt Anleitung des Standardablaufes:
- Vorbereiten: Wafer mit gewünschtem Photoresist beschichten (Spin-Coating) — Standard-Drehrate gemäß Datenblatt (z. B. 4000 rpm).
- Starten der EBR-Routine: Während des Endspins oder unmittelbar danach (typ. bei hoher Drehzahl) die EBR beginnen, so dass die Fluss-/Sprühspur den äußersten Rand des Substrats trifft (ca. 1–2 mm innerhalb des Randes).
- Lösungsmittelaufbringung: Lösungsmittel dosieren — typischerweise kontinuierlicher Jet für 5–15 s während Drehzahlen von z. B. 1500–4000 rpm (je nach Resist & Zielschichtdicke)
- Beobachten: Sicherstellen, dass der Edge-Bead vollständig abgetragen wird und kein Rückstand bleibt
- Abschluss-Spin: Optional ein kurzer Abspin (z. B. 5–10 s bei hoher Drehzahl), um Restlösungsmittel zu verteilen/entfernen.
- Softbake / PEB: Weiter mit dem Prozess (Softbake → Belichtung → PEB), gemäß Photoresist-Datenblatt.
Hinweis: Manche Resists / Anwendungen verlangen EBR vor dem finalen Softbake, andere nach leichtem Pre-Bake. Immer Herstellervorgaben prüfen!
Tipps & Best Practices:
- Finde die korrekte Nähe und Winkel: zu weit → ineffizient; zu nah → Risiko von Tropfen und Defekten.
- Verwende saubere, anti-verstopfende Düsen
- Optimiere EBR-Volumen/-Zeit schrittweise: kleine Erhöhungen, visueller Check.
Fehlerbild & Troubleshooting:
- Unvollständige Entfernung: Erhöhe Flussdauer oder etwas Drehzahl; prüfe Ausrichtung
- Streifen / Ringe: Zu hohe Lösungsmittelmenge oder falscher Winkel → weniger Volumen / anderer Winkel.
- Benetzungsfehler in der Mitte: Lösungsmittel läuft zu weit nach innen → Düse zu nah oder zu viel Lösungsmittel.
Dokumentation & Qualtitätssicherung:
- Protokolliere: Wafer-ID, Resisttyp, Spin-Geschwindigkeit und -Zeit, Lösungsmittel und Zeit, Lufttemperatur und Luftfeuchte, Uhrzeit, Operateur.
Weiterführende Links und Quellen: