Untersuchungen zu Fabry-Pérot Filterfeldern - KOBRA - Universität ...

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Stempelherstellung
Die so durch verschiedene Maschinen und Anlagen unterstützte NIL-Technologie leistet
einen vielfältigen Beitrag im Bereich der Forschung und Entwicklung von neuen Produkten.
Guo stellte diesen Einfluss der NIL 2007 in seiner Veröffentlichung [67] exemplarisch an
einigen Technologiefeldern dar:
Elektronik: hybride Plastikelektronik [74], organische Elektronik und Photonik [75], [76],
Nanoelektronik-Bauteile in Si [77], [78] und in GaAs [79].
Photonik [80]: organische Laser [81], konjugierte [82] und nichtlineare optische Strukturen
aus Polymeren [83], OLED-Pixel [84], [85], beugende optische Elemente [86] und Breitband-
Polarisatoren [87], [32], [88].
Magnetische Bauteile: „single-domain“-magnetische Strukturen [89], [90], eng strukturierte
magnetische Medien und hoch kapazitive Festplatten [91], [92], [93].
Kontrolle von Polymerkristallisation auf Nanoebene [94].
Biologische Anwendungen: Nanokanäle, um DNA zu manipulieren [95], [96],
Proteinstrukturierung [97], [98] und Effekte von Prägungen auf Zellkulturen [99].
All diese Beispiele zeigen, wie interessant die NIL für die vielen Anwendungsfelder ist. Um
aber die hohen Anforderungen der Halbleiterindustrie bezüglich des Durchsatzes und der
Fehlerquote zu erfüllen, bedarf es noch weiterer Optimierungen des Prägeprozesses. Da sich
der Stempel während des Prägens im Gegensatz zu den berührungslosen,
strahlungsbasierten Lithografie-Methoden im Kontakt mit dem zu prägenden Polymer
befindet, hat er einen natürlichen Verschleiß. Im folgenden Abschnitt wird ausgewähltes
technisches Hintergrundwissen bezüglich NIL dargestellt, das für diese Arbeit relevant ist.
4.4 Stempelherstellung
Aufgrund der verschiedenen NIL-Verfahren wurden auch verschiedene Stempel und
Herstellungsverfahren entwickelt. Die meisten der NIL-Stempel sind aus festen Materialien,
um eine möglichst große Steifigkeit, Stabilität und Hitzebeständigkeit zu erlangen. Als
Material hierfür wurden Silizium oder dielektrische Komponenten daraus, wie
Siliziumnitrid, Siliziumcarbit oder Siliziumdioxid, Metalle wie Aluminium oder Nickel,
Diamantfilme oder Polymere wie PDMS, Fluor-Polymere [100] oder ETFE [101] verwendet.
Stempel für großflächige Anwendungen sind hingegen meist weich. Sie werden aus den
zuletzt genannten Polymeren gefertigt [102]. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf einem
möglichst gleichförmigen Kontakt zwischen dem Stempel und der zu strukturierenden
Fläche, auch wenn diese nicht 100%ig eben ist. Im Unterschied zu den Stempeln aus festem
Material passen sich weiche Stempel der Oberfläche an, neigen aber auch dazu, sich unter
dem Druck des Prägeprozesses zu verformen, und eignen sich somit nur bedingt für
Prägungen mit einer vertikalen Auflösung unter 10 .
Es gibt auch Ansätze, die versuchen die Stärken beider Stempelarten, der weichen und der
harten, zu kombinieren. Ein solcher Ansatz ist die sogenannte Rigiflex-Lithografie [103], die