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

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4 DIE

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN Sputterprozess mit Ar-Ionen beträgt die SiO 2 -Ätzrate lediglich 20 nm/min, wodurch der chemische Ätzanteil des CF 4 -Prozesses deutlich wird. Auch hier konnte eine Flankensteilheit nahe 90° an SiO 2 -Teststrukturen ermittelt werden, welches für die Stempelherstellung wichtig war (Abbildung 4.22). 500 nm 500 nm Abbildung 4.21: Pt-Teststrukturen nach dem Ar-Sputterätzen, Strukturbreite = 200 nm, Strukturhöhe = 100 nm. Abbildung 4.22: SiO 2 -Teststrukturen nach dem CF 4 -Ätzprozess, Struktur-breite = 500 nm, Strukturhöhe = 100 nm. (dunkle Lackreste auf SiO 2 -Strukturen) Bei der Imprint-Stempelherstellung wurden zwei unterschiedliche Metalle als Hartmaskenmaterial (vgl. Abbildung 4.7) untersucht, welche verschiedene Vorteile boten. Zum einen wurde eine 20 nm dicke Ti-Schicht auf die Glassubstrate der Stempel aufgebracht [106]. Ti kann reaktiv in einem CF 4 -Prozess geätzt werden, was den Vorteil hat, dass es in einem in-situ Schritt mit der SiO 2 -Strukturierung entfernt werden kann. Zum anderen wurde eine 20 nm dicke Cr-Schicht als Hartmaske verwendet [116]. Cr bietet aufgrund seiner geringen Ätzrate eine sehr hohe Selektivität gegenüber sämtlichen Materialien. Allerdings muss die Cr-Hartmaske anschließend in einem nasschemischen Verfahren entfernt werden. Abbildung 4.23 zeigt den Vergleich zweier unterschiedlicher Stempelabdrücke in UV-Lack nach dem Imprint. Der Abdruck in Abbildung 4.23 a) stammt von einem Stempel, der mit Ti-Hartmaske hergestellt wurde, wohingegen der Abdruck in Abbildung 4.23 b) durch einen mit Cr-Hartmaske hergestellten Stempel entstand. Die vermeintlich unterschiedlichen Höhen der 57

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN Strukturen in a) und b) ergeben sich durch schräge Lackkanten der Stirnseiten, die durch das Brechen der Probe entstehen. Profilometer-Messungen ergaben eine Strukturtiefe beider Stempel von ~ 100 nm. Der Unterschied beider Abdrücke und damit beider Herstellungsmethoden liegt in der Beschaffenheit der Gräben, also zwischen den hervorstehenden Linien. Bei Stempeln, die mit Ti hergestellt wurden, weisen die Gräben des Abdrucks eine wesentlich höhere Rauhigkeit auf. Ferner sind die Vertiefungen eher rundlich geformt und bilden keine abrupte Kante an der Seitenwand. Glaswafer, die mit Cr-Maske strukturiert wurden, hingegen bieten einen sehr glatten Grabenuntergrund (dunkle Bereiche in Abbildung 4.23 b) und steile Strukturflanken, woraus nahezu 90° Kanten resultieren. 200 nm 200 nm a) b) Abbildung 4.23: Abdrücke in UV-Lack zweier Stempel, welche mit unterschiedlichen Hartmasken hergestellt wurden: a) 20 nm Ti-Hartmaske, b) 20 nm Cr-Hartmaske. Die Gräben des Lackabdrucks entsprechen den Erhebungen des Stempels, welcher kopfüber in den Lack abgebildet wurde. Eine abgerundete Form entsteht durch das insitu entfernen der Ti-Maske im CF 4 -Plasma. Die Ti-Struktur wird in dem Ionenstrahl- Prozess stärker an den Rändern abgetragen, sodass die harte Kante in eine weiche, rundlichere Form übergeht, die zugleich in das Glassubstrat unterhalb der Maske übertragen wird. Bei der härteren Cr-Maske, welche erst nach der vollständigen Glasstrukturierung entfernt wird, werden die Probleme der Kantenabrundung vermieden. Zwar ist die resultierende Lackstruktur der Abbildung 4.23 a) kein zwingendes 58