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

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN
Der Strukturierung von Metallen diente ein Sputterprozess mit Ar-Ionen. Es konnte
hierbei zum größten Teil auf die Institutserfahrungen und Literaturwerte
zurückgegriffen werden [105, 115]. Generell wurde bei allen Ätzprozessen die Probe
unter einem Winkel von 90° (also senkrecht zur Quelle) und unter 10 rpm Rotation
geätzt. Außerdem sorgte die Heliumkühlung der Probenrückseite für eine konstante
Temperatur von 15°C während des Ätzprozesses auf dem zu strukturierendem Substrat.
Mit U B = 450 V, U A = 187 V und I B = 125 mA wurden folgende Ätzraten mit Hilfe von
REM-Aufnahmen und Oberflächenprofil-Analysen (Profilometer – Dektak 3 ST Digital
Instruments Veeco Metrology Group) ermittelt:
- Pt: 20 nm/min
- Cr: 5 nm/min
- Ag: 60 nm/min
Die Sputtereffizienz ergibt sich hierbei (laut Literaturangaben) unter anderem aus einem
qualitativen Modell, welches die Effizienz des Energieaustauschs γ zweier Teilchen
unterschiedlicher Massen M 1 und M 2 bei einem elastischen Zusammenstoß beschreibt
[112]:
4M 1M
2
γ ~
M + M
( ) 2
1
2
Die Flankensteilheit, die durch den Sputterprozess bei der Strukturierung von Metallen
erzielt wurde, genügte den Anforderungen an die Herstellung von Nanoelektroden.
Teststrukturen im Nanometerbereich, die mittels Nanoimprint hergestellt und
anschließend geätzt wurden, verfügten über eine nahezu 90° steile Flanke, welches
durch qualitative Bewertungen anhand von REM-Aufnahmen erkannt wurde (Beispiel
in Abbildung 4.21 für Pt Nanostrukturen einer Breite von 200 nm und einer Höhe von
100 nm).
Bei der Strukturierung von siliziumhaltigen Materialien, z.B. dem SiO 2 -Glas der
Nanoimprint-Stempel, wurde Tetrafluormethan (CF 4 ) eingesetzt. Das fluorhaltige Gas,
welches im Plasma in die Komponenten F, CF, CF 2 und CF 3 zerlegt wird, führt auf der
Probenoberfläche in der chemischen Reaktion mit dem Silizium
e - + CF 4 → CF 3 + + F + 2 e -
4 F + Si → SiF 4
zu flüchtigen SiF 4 -Produkten, die von der Waferoberfläche desorbieren können. Es
findet ein chemischer Ätzprozess statt, der durch die Sputterkomponente der
beschleunigten CF x -Ionen unterstützt wird. Mit U B = 450 V, U A = 180 V und
I B = 125 mA wurde eine SiO 2 -Ätzrate von 50 nm/min erzielt. In einem reinen
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