Hochreflektierende Schichtsysteme für MEMS und MOEMS

  • 16. September 2016

Von Ardenne rüstet Fraunhofer-IPMS mit neuer Sputter-Clusteranlage aus.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat der Von Ardenne GmbH den Auftrag über eine neue Sputter-Clusteranlage CS400S für die Abscheidung dünner Schichten erteilt. Die Anschaffung ist Teil der Reinraumerweiterung des Dresdner Forschungsinstituts auf die 200-mm-Wafer-Technologie. Das Fraunhofer IPMS und Von Ardenne wollen mit der Installation der CS400S sowohl die Entwicklung als auch die Pilotfertigung von hochreflektierenden Schichtsystemen für sogenannte MEMS und MOEMS (mikro-(opto)-elektro-mechanische Systeme) vorantreiben. Bei den hergestellten MEMS handelt es sich z.B. um Mikrospiegelarrays für die Halbleiter-Lithografie und um Scannerspiegel, die maßgeschneiderte Lösungen für industrielle Anwendungen darstellen.

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Abb.: Steht bald zur Deposition hochreflektierender Schichtsysteme am Fraunhofer-IPMS bereit: das Sputter-Cluster-System CS 400S des Dresdner Traditionsunternehmens Von Ardenne. (Bild: Von Ardenne)

Die Anlage ist eines der größten bislang von der Von Ardenne GmbH gebauten Cluster-Systeme, sie besteht aus zwei Magazinladekammern, einer Vorbehandlungskammer und fünf Prozesskammern. Die Kammern sind um einen Zentralhandler gruppiert, in dem eine Kühl- und Alignmentstation integriert ist. Die Cluster-Bauweise ermöglicht es, mehrere aufeinander folgende Schichten in situ abzuscheiden, ohne dass das Substrat das Vakuum verlassen muss.

Von Ardenne konnte sich im Rahmen der Ausschreibung gegen namhafte Konkurrenz durchsetzen. „Ausschlaggebend waren dafür zwei wesentliche Punkte“, sagt Dr. Matthias Schulze, Abteilungsleiter Engineering des Fraunhofer IPMS. „Zum einen betreiben wir bereits Von Ardenne-Anlagen zur Beschichtung von 150-mm-Wafern. Die langjährige gute Zusammenarbeit und die gesammelten Erfahrungen verbinden wir mit der Erwartung, mit der CS400S über eine erstklassige Anlage zu verfügen. Zum anderen bietet uns das System größtmögliche Flexibilität bei der Entwicklung neuer Prozesse für MEMS und MOEMS-Anwendungen“, so Dr. Schulze weiter. „Die neue Anlagen-Plattform verbunden mit der strategischen Zusammenarbeit mit Von Ardenne sind wesentliche Erfolgsfaktoren für den weiteren, nachhaltigen Ausbau unserer F&E- und Pilotfertigungsaktivitäten “, sagt Prof. Dr. Harald Schenk, Institutsleiter des Fraunhofer IPMS.

Die hohe Flexibilität der Prozessmodule ist einer der Vorteile der Anlage. In den Kammern können DC-, gepulste DC- und RF-Sputterprozesse gefahren werden, um bestmögliche Schichteigenschaften für MEMS zu erzielen. Die Von Ardenne-Prozesskammern gewährleisten eine schnelle Prozessstabilisierung bei den reaktiven Verfahren. Um die Stabilität des Prozesses langfristig aufrecht zu erhalten und eine hohe Schichthomogenität zu erzielen, ist der Target-Substrat-Abstand in weiten Grenzen variabel einstellbar. Die anlagenspezifische PID-Sputterdruckregelung ist ein weiterer Garant für die Qualitätsschichten.

Fraunhofer IPMS und Von Ardenne planen eine enge Kooperation, in der beide Seiten gemeinsam oder mit Kunden weitere Anwendungen für den industriellen Einsatz entwickeln und zur Marktreife führen können. Durch die Kompetenz der beteiligten Partner und die Flexibilität des Systems sind notwendige Anpassungen problemlos möglich.

„Für Von Ardenne ist die enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPMS sehr wichtig“, sagt Thomas Krischke, CEO des Unternehmens. „Das Fraunhofer IPMS ist weltweit führend in der Entwicklung von MEMS und hilft uns, zukünftige Geschäftsfelder in der Halbleiterindustrie zu erschließen.“

IPMS / LK

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