DE102006010732B4

DE102006010732B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Struktur auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102006010732B4
Application number: DE200610010732
Authority: DE
Inventors: Sven Hansen
Original assignee: Suess Microtec Lithography GmbH
Current assignee: Suess Microtec Lithography GmbH
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: DE102006010732A1

Abstract

Verfahren zum Aufbringen einer Struktur auf ein Substrat (2) durch eine Schablone (1) mittels eines Stencil-Verfahrens, mit den Schritten: Ausrichten der Schablone (1) und des mit der Schablone (1) in flächigem Kontakt stehenden Substrats (2) relativ zueinander, temporäres Verbinden der Schablone (1) mit dem Substrat (2) durch lösbares Verbinden der Schablone (1) und des Substrats (2) an mindestens einem Verbindungspunkt auf den jeweils zugewandten Oberflächen der Schablone (1) und des Substrats (2), wobei der Durchmesser des Verbindungspunkts höchstens 500 μm beträgt, und Beschichten des Substrats (2) durch die Schablone (1) zum Ausbilden einer Struktur auf dem Substrat (2).

Description

Die Erfindung betrifft das Aufbringen einer Struktur auf einem Substrat mittels Aufdampfen durch eine Schablone, und insbesondere das Verbinden von Schablone und Substrat vor dem Bedampfen.
Um Strukturen, insbesondere Strukturen einer Größe im Bereich von Mikro- bzw. Nanometern auf einem Substrat, beispielsweise einem Halbleitersubstrat bzw. Wafer aufzubringen, werden im allgemeinen fotolithographische Verfahren verwendet, bei denen ein auf das Substrat aufgebrachter Fotolack durch eine Maske hindurch belichtet wird.
In einem alternativen Verfahren werden Mikro- bzw. Nanostrukturen direkt durch Aufdampfen durch eine Schablone erzeugt. Die Schablone ist hierzu direkt auf einer Oberfläche des Substrats angeordnet und weist Öffnungen auf, die den aufzubringenden Strukturen entsprechen. Typischerweise wird der Bereich der Schablone, in dem sich die Öffnungen befinden, durch eine dünne Membran gebildet. Die Öffnungen haben eine Größe von wenigen Mikrometern oder sogar nur einigen Nanometern. Wird nun das Substrat mit der darauf befindlichen Schablone einer Atmosphäre ausgesetzt, in der das aufzubringende Material in verdampfter Form vorliegt, kann sich verdampftes Material auf dem Substrat im Bereich der Öffnungen der Schablone absetzen. Wird nach einer gewissen Zeit die Schablone vom Substrat entfernt, hat sich auf der Oberfläche des Substrats eine Struktur aus dem verdampften Material gebildet. Dieses Verfahren wird auch als Stencil-Verfahren bezeichnet. Beispiele für solche Verfahren zum Aufbringen von Strukturen sind aus EP 0 932 193 A2 , WO 92/00198 A1 und EP 0 488 535 A2 bekannt.
Vor dem Beschichten bzw. Aufdampfen wird die Schablone (Stencil) zum Substrat ausgerichtet. Nach dem Ausrichten werden Schablone und Substrat mittels einer Klemmvorrichtung in ihrer Ausrichtung erhalten. Der Verbund aus Schablone und Substrat in der Klemmvorrichtung wird anschließend in einer Beschichtungsanlage bedampft und so die Strukturen hergestellt.
Im allgemeinen werden Schablone und Substrat in einer Vorrichtung zueinander ausgerichtet und anschließend in eine andere Vorrichtung überführt, in der die Beschichtung erfolgt. Somit besteht die Gefahr, dass während diesem Transport die exakte Ausrichtung in der Klemmvorrichtung beispielsweise durch Erschütterung verloren geht. Weiterhin ist es außerordentlich schwierig, mit einer Klemmvorrichtung eine Ausrichtung im Mikro- oder sogar Nanometerbereich zu halten. Bereits durch den Klemmvorgang selbst kann die exakte Ausrichtung verloren gehen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Schablone und ein Substrat nach dem Ausrichten vor einem Stencil-Beschichtungsprozess sicher verbunden und die Ausrichtung exakt gehalten werden kann. Die Verbindung soll nach dem Beschichtungsprozess lösbar sein, ohne Substrat bzw. Schablone zu beschädigen.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren werden Schablone und Substrat punktuell in mindestens einem Verbindungspunkt fest miteinander verbunden. Dies kann durch eine Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung erfolgen. Um die Schweiß- bzw. Lötverbindung zu realisieren, kann beispielsweise die dafür benötigte Energie mit einem Laser erzeugt werden. Vorzugsweise werden die Verbindungspunkte in Bereichen angebracht, in denen keine Strukturen auf dem Substrat erzeugt werden sollen, also beispielsweise im Randbereich des Substrats. Die Verbindungspunkte haben einen Durchmesser von 500 Mikrometer oder kleiner. Die gemäß der Erfindung angebrachten Verbindungspunkte sind nach dem Beschichtungsprozess leicht und ohne Schablone oder Substrat in der aktiven Fläche zu schädigen lösbar.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die 1 näher erläutert, die schematisch das erfindungsgemäße Verbindungsverfahren mit Hilfe eines Lasers zeigt.
Gemäß 1 werden eine Schablone 1 und ein Substrat 2, beispielsweise ein Halbleiterwafer, vor dem Bedampfungsprozess zueinander ausgerichtet. Dies kann mittels bekannter Verfahren erfolgen. Hierzu kann beispielsweise je eine Justiermarke 11 bzw. 21 auf der Schablone 1 und dem Substrat 2 vorgesehen sein. Durch Beobachten dieser beiden Justiermarken und Verschieben von Schablone 1 und Substrat 2 relativ zueinander, bis die Justiermarken 11 und 21 zur Deckung kommen, kann eine exakte Ausrichtung von Schablone 1 zu Substrat 2 mit Genauigkeiten bis in den Nanometerbereich erzielt werden. Um die Ausrichtung zu fixieren, werden Schablone 1 und Substrat 2 an mindestens einem Verbindungspunkt 41 lösbar verbunden. Wie in 1 gezeigt ist, kann eine solche Verbindung durch Schweißen bzw. Löten mittels eines Lasers 3 erfolgen. Der Laserstrahl 4 hat seinen Fokus in der Verbindungsebene zwischen Substrat 2 und Schablone 1. Die im Fokus des Laserstrahls 4 und damit an der Grenzfläche zwischen Schablone 1 und Substrat 2 eingebrachte Energie reicht aus, um Schablone 1 und Substrat 2 fest zu verbinden. Beispielsweise kann ein Laser 3 mit einer Wellenlänge von 1064 nm bei einer Leistung von 35 W verwendet werden. Der Laser 3 kann gepulst sein, beispielsweise mit einer Pulsdauer von 0,5–20 ms. Der durch das Einwirken des Laserstrahls 4 entstehende Schweißpunkt hat einen Durchmesser von höchstens 500 µm. Die Verbindungspunkte werden vorzugsweise an Stellen des Substrats angebracht, die später nicht verwendet werden, also beispielweise am Rand des Substrats 2.
Alternativ kann an mindestens einem vorbestimmten Punkt vor dem Ausrichten von Schablone 1 zu Substrat 2 auf der entsprechenden Oberfläche der Schablone 1 bzw. des Substrats 2 an mindestens einem Punkt ein Klebstoff oder ein Polymerisat aufgebracht sein. Dies kann beispielsweise ein UV-härtbarer oder thermisch härtbarer Klebstoff sein. Nach erfolgter Ausrichtung, wird durch Einstrahlung von UV-Licht bzw. Einwirken von Wärme der Kleber bzw. das Polymerisat gehärtet.
Nach dem Beschichten bzw. dem Bedampfen des Substrats durch die Schablone kann die Verbindung ohne Beschädigung von Schablone 1 bzw. Substrat 2 gelöst werden.
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung kann eine Ausrichtung von Schablone 1 und Substrat 2 mit einer Genauigkeit von 1 μm oder darunter erreicht und zuverlässig aufrecht erhalten werden.

Claims

Verfahren zum Aufbringen einer Struktur auf ein Substrat (2) durch eine Schablone (1) mittels eines Stencil-Verfahrens, mit den Schritten: Ausrichten der Schablone (1) und des mit der Schablone (1) in flächigem Kontakt stehenden Substrats (2) relativ zueinander, temporäres Verbinden der Schablone (1) mit dem Substrat (2) durch lösbares Verbinden der Schablone (1) und des Substrats (2) an mindestens einem Verbindungspunkt auf den jeweils zugewandten Oberflächen der Schablone (1) und des Substrats (2), wobei der Durchmesser des Verbindungspunkts höchstens 500 μm beträgt, und Beschichten des Substrats (2) durch die Schablone (1) zum Ausbilden einer Struktur auf dem Substrat (2).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufbringen der Struktur das Aufdampfen der Struktur auf das Substrat durch die Schablone aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die temporäre Verbindung durch eine Schweiß- oder Lötverbindung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Verbindung durch Einwirken eines Laserstrahls erfolgt, der in den angrenzenden Oberflächen von Schablone (1) oder Substrat (2) fokussiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die temporäre Verbindung durch einen Klebstoff oder ein Polymerisat erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Klebstoff oder das Polymerisat UV-härtbar oder thermisch härtbar ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Verbindungspunkt in einem Bereich des Substrats (2) angeordnet ist, in dem keine Struktur erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit dem Schritt Lösen der Schablone (1) von dem Substrat (2) nach der Beschichtung.
Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Einrichtung zum Ausrichten der Schablone (1) und des mit der Schablone (1) in flächigem Kontakt stehenden Substrats (2) relativ zueinander, eine Einrichtung zum temporären Verbinden der Schablone (1) mit dem Substrat (2) durch lösbares Verbinden der Schablone (1) und des Substrats (2) an mindestens einem Verbindungspunkt auf den jeweils zugewandten Oberflächen der Schablone (1) und des Substrats (2), wobei der Durchmesser des Verbindungspunkts höchstens 500 μm beträgt, und Einrichtung zum Beschichten des Substrats (2) durch die Schablone (1) zum Ausbilden einer Struktur auf dem Substrat (2).