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

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4 DIE

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN von bis zu ~ 20 nm bei einer Enddrehzahl von 3000 rpm und einer Beschleunigung von 3000 rpm/s erzielt werden. Es sollte sich im weiteren Versuchsverlauf herausstellen, dass die Lackverdünnung, welche eine Reduzierung der Resildual-Layer-Dicken impliziert, ein notwendiges Werkzeug für die erfolgreiche Herstellung von Nanoelektroden darstellt (Kapitel 4.2.3). Abbildung 4.14: Aufschleuderkurve des NX-2010, Quelle: Nanonex. 4.2.3 Residual-Layer und Fülleffekte Die Residual-Layer-Dicke ist ein bedeutender Parameter der Imprint-Technologie. Sie sollte möglichst gering gewählt werden, da die Güte des nachfolgenden Breakthrough- Etching (siehe Kapitel 2, Abbildung 2.1 e,l) maßgeblich von der Dicke des Residual- Layer abhängt. Dabei gilt: je dicker die Residual-Schicht, desto länger der Ätzprozess und desto größer sind die lateralen Strukturverluste durch chemische Ätzabtragungen an den Seiten der Lackstrukturen (siehe Kapitel 4.2.5). Da die Schichtdicke des Residual- Layer von der initial aufgebrachten Lackdicke abhängt, konnte diese durch die Verdünnung der Lacklösung eingestellt werden. Abbildung 4.15 zeigt die Abhängigkeiten von initialer Lack- und Residual-Layer-Dicke vom Feststoffgehalt des NX-2010. Die Werte wurden durch Ellipsometriemessungen und Messungen an Probenquerschnitten im Rasterelektronenmikroskop ermittelt. Die Messungen der 49

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN initialen Lackdicke wurden an unbedruckten Proben durchgeführt. Die Messungen des Residual-Layer wurden im Elektrodenzentrum an den Nanostrukturen durchgeführt (vgl. Abbildung 4.12). Es ist zu erkennen, dass die Dicke des Resisdual-Layers stets um einen konstanten Wert von ~ 10 nm geringer ausfällt als die initiale Lackdicke, unabhängig vom Feststoffgehalt des Lacks. Dies gilt allerdings nur im Fall der Elektrodenstrukturen für Crossbar-Arrays im Zentrum, also an den Nanostrukturen. Wird ein größerer Bereich betrachtet, so ist eine inhomogene Verteilung des Residual- Layers zu erkennen. In Abbildung 4.16 ist eine Rasterelektronenmikroskop (REM) - Aufnahme einer 8 bit Elektroden-Struktur nach einem Beakthrough-Etch dargestellt. Lackdicke [nm] 100 80 60 40 20 Initiale Lackdicke Residual-Layer Metall Lackstrukturen Restlack 0 0,5 1,5 2,5 3,5 Fesstoffgehalt [%] Abbildung 4.15: Messungen von initialer Lackdicke nach dem Aufschleudern und des Residual-Layers an Nanostrukturen abhängig vom Feststoffgehalt des verdünnten NX-2010. 1 mm Abbildung 4.16: Residual-Layer-Verteilung nach dem Breakthrough-Etch über einen makroskopischen Bereich. Deutlich ist zu erkennen, dass im näheren Umfeld der Elektrodenstrukturen nach dem Ätzen bereits das Elektrodenmetall (helle Fläche), welches sich unter dem Residual- Layer befand, zum Vorschein kommt. An dieser Stelle ist also die Residual-Schicht durch den Breakthrough-Prozess vollständig entfernt, nur die Elektrodenstrukturen (dunkle Strukturen), bestehend aus UV-Lack, sind erhalten geblieben. Im weiter entfernten Umfeld der Elektrodenstrukturen nimmt die Helligkeit in der REM- Aufnahme jedoch wieder ab. Hier befindet sich Restlack, der durch den Ätzprozess 50