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Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

2 DIE ENTWICKLUNG DER

2 DIE ENTWICKLUNG DER SPEICHERTECHNOLOGIE Polymethylmethacrylat (PMMA), auf das zu strukturierende Substrat aufgeschleudert und unter moderater Temperatur (~ 100°C) ausgehärtet (Abbildung 2.1 a). Während des Imprint-Prozesses wird ein Stempel auf das Substrat gedrückt und das PMMA wird über dessen Glasübergangstemperatur aufgeheizt (Abbildung 2.1 b). Das nun fließfähige Polymer kann durch den Stempel unter definiertem Druck strukturiert werden. Anschließend wird das Substrat unter die Glasübergangstemperatur des Polymers abgekühlt, sodass das PMMA härtet und die übertragenen Strukturen erhalten bleiben (Abbildung 2.1 c). Der Stempel kann abschließend von dem Substrat gelöst werden (Abbildung 2.1 d). Im Fall II) des UV-Imprints wird ein transparenter Stempel benötigt, der UVlichtdurchlässig ist. Auf das zu strukturierende Substrat wird ein UV-empfindlicher Photolack mit geringer Viskosität aufgetragen (Abbildung 2.1 h). In dem Imprint- Prozess wird der Stempel in den Photolack gepresst, sodass der fließfähige Lack die Form des Stempels annimmt (Abbildung 2.1 i). Anschließend werden die Polymerketten des Photolacks mittels UV-Bestrahlung durch den transparenten Stempel vernetzt (Abbildung 2.1 j). Der Lack härtet. In einem abschließenden Schritt werden Substrat und Stempel voneinander separiert (Abbildung 2.1 k). Um die Strukturen des Lacks auf das Substrat übertragen zu können, muss (sowohl in Fall I als auch in Fall II) Restlack innerhalb von Gräben entfernt werden. Der so genannte Residual-Layer wird in einem Plasmaverfahren (breakthrough etch) weggeätzt (Abbildung 2.1 e, l). Die Teilflächen auf dem Substrat, in die Strukturen übertragen werden sollen, sind somit geöffnet. Die restlichen Teilflächen, welche unbehandelt bleiben müssen, sind durch den Lack geschützt. Das Substrat kann nun beispielsweise in einem Trockenätzprozess strukturiert werden (Abbildung 2.1 f, m). Nach der Strukturierung des Substrats werden die Lackreste von dem Wafer entfernt (Abbildung 2.1 g, n). Dies kann sowohl trockenchemisch, durch die Verwendung reaktiver Gasgemische (Sauerstoff, Chlor, Fluor) in Plasmaverfahren, als auch nasschemisch, mittels reaktiver Lösungen (Aceton, Säuren), geschehen. Die Imprint-Technologie besticht durch ihre Einfachheit, einen Stempel in einen Lack zu pressen und somit die Stempelstrukturen in diesen Lack nanometergenau und vor allem schnell übertragen zu können. Zusätzlich bietet das Verfahren prinzipiell eine enorme Kostensenkung, da keinerlei aufwendige Optiken oder teure Lichtquellen benötigt werden. Doch birgt das neuartige Verfahren für die industrielle Halbleiterfertigung auch Risiken. Studien, die auf der Basis einer Vielzahl an Messungen zur statistischen Auswertung beruhen, sind derzeit noch eher selten, für die Industrie aber unverzichtbar, da eine Umstellung der gesamten Lithographie-Linie mit enormen Kosten verbunden ist [17]. 15

2 DIE ENTWICKLUNG DER SPEICHERTECHNOLOGIE I) Thermischer Imprint II) UV Imprint Stempel a) Polymer / Lack Substrat h) T > T Glas b) UV i) T < T Glas c) j) d) k) e) l) f) m) g) n) Abbildung 2.1: Gegenüberstellung des Thermischen Imprints und des UV-Imprints. 16