View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Bottom Elektroden 67
wendet, der keine beliebigen Strukturen zulässt. Da die elektrische Adressierbarkeit eine
Vorraussetzung für die Anwendung der Crossbar-Strukturen ist, sind Herstellungsprozesse,
die auf periodischen Mustern basieren, keine Option.
Um die Molds für NIL zu verwenden und eine Silanisierung zu ermöglichen, wurde die
Chromschicht nasschemisch entfernt. Dies hat den positiven Nebeneekt, dass Rückstände
vom RIBE Prozess auf der Moldoberäche ebenfalls abgelöst werden.
Alle Molds wurden vor der NIL mit Peruorsilan (FOTCS) SAM beschichtet. In allen
Fällen wurde das Silan aus der Gasphase abgeschieden. Da die Molds zur Herstellung von
Top-Elektroden sehr gute Antihafteigenschaften aufweisen müssen, wurde auf eine spezielle
Silanisierungsmethode mit dem sog. Casino-Device zurückgegrien. Dieses Gerät ist ein Eigenbau
und wurde dazu entwickelt hochwertige SAMs aus der Gasphase abzuscheiden. Im
Vergleich zur herkömmlichen Abscheidung aus der Gasphase werden hier zusätzliche Prozessschritte
(Wasseraktivierung, Erhitzen) durchgeführt. Dies führt zu hochwertigen und
defektfreien Monolagen. Der damit erreichte Kontaktwinkel lag für alle Molds zwischen
110 ◦ und 115 ◦ .
5.2 Bottom Elektroden
Die Bottom-Elektroden wurden auf 4 Si-Wafern hergestellt. Zur elektrischen Isolierung
wurde eine 400 nm Oxidschicht durch Nassoxidation aufgewachsen. Der RMS Wert der
Oberächenrauigkeit lag bei (0.13 ± 0.02) nm. Durch Trockenoxidation konnte keine Verbesserung
dieses Wertes erreicht werden. Als Elektrodenmaterial wurde Gold gewählt, da
die Thiol-Gold-Bindung gut untersucht ist und somit Oberächen zuverlässig modiziert
werden können. Zur besseren Adhäsion diente eine 5 nm Titanschicht, auf welche 30 nm
Gold aufgedampft wurde.
Der Strukturierungsprozess mit NIL ist in Abbildung 5.4 dargestellt. Es wurde ein zwei
Schichten Lacksystem verwendet (in Abbildung 5.4 nicht dargestellt). Als Haftvermittler
diente der Lack NX-R3022(1%) und als UV-Lack der NX-R2010(3%). Um eine möglichst
dünne Restschicht beim NIL zu erreichen, wurde der NX-R2010 in MMA im Verhältnis
1:1 verdünnt. Nach der Rotationsbeschichtung mit NX-R2010 hat dieser eine Schichtdicke
von ca. 60 nm und der NX-R3022 eine Dicke von ca. 25 nm. Durch NIL wird der NX-R2010
strukturiert und ausgehärtet. Die exakten Prozessparamter sind im Anhang C auf Seite 126
aufgelistet. In Abbildung 5.5 sind REMAufnahmen von Querschnitten der NIL-Strukturen
gezeigt. In Abb. 5.5 A) wurde ein UV-Lack mit groÿer Restschicht verwendet, während in
Abb. 5.5 B) der verdünnte NX-R2010 eingesetzt wurde und die Restschicht wesentlich
kleiner ausfällt. Weiterhin weist die Form der Strukturen darauf hin, dass die Kavitäten
des Molds beim Imprint komplett gefüllt wurden. Somit lässt sich die Tiefe der Strukturen
im Mold indirekt bestimmen. Für Molds mit 200 nm und 300 nm Strukturen wurde die
Tiefe zu 80 nm bestimmt, während die 100 nm Strukturen eine Tiefe von 60 nm und die
50 nm Strukturen eine Tiefe von 50 nm aufweisen. Die Unterschiede sind ein Resultat des
Ätzprozesses mit RIBE bei der Moldherstellung. Der Abtransport von geätztem Material
ist in kleinen Strukturen langsamer als in groÿen (sog. RIE lag)[140]. Da alle Molds mit
derselben Ätzzeit hergestellt wurden, fällt die Tiefe der Strukuren unterschiedlich aus.
Zum Übertragen der Strukturen in den Metalllm sind grundsätzlich zwei Ätzschritte notwendig.
Im ersten Schritt wird die Restschicht des Lacks durch Ätzen mit CF 4 entfernt.
Der NX-R2010 hat einen hohen Feststoanteil mit Si-Komponente, weshalb ein Ätzen mit