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

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN
Ausschlusskriterium des Herstellungsverfahrens von Imprint-Stempeln mit Ti-
Hartmaske, da weiterführende Versuche einen generellen Strukturierungserfolg zeigten
[106], jedoch wurde im Verlauf dieser Arbeit entschieden, dass sich durch die
weiterentwickelte Stempelherstellung mit Cr-Maske reproduzierbarere Ergebnisse (z.B.
in Bezug auf die Strukturtreue) erzielen lassen [116].
Die größte Herausforderung bei den Trockenätzverfahren liegt in der Entfernung des
Residual-Layer nach der Nanoimprint-Lithographie. Hier muss der Residual-UV-Lack
ohne eine Maskierung durch chemisch reaktive Ätzgase entfernt werden (siehe
Kapitel 2, Abbildung 2.1 e, l), was zu Problemen in Bezug auf die Erhaltung der
Strukturen führen kann. Um zunächst den Einfluss der Ätzparameter zu untersuchen,
wurde eine Versuchsreihe auf 1″ x 1″ Proben durchgeführt, die in dem standardisierten
Nanoimprint-Prozess strukturiert wurden (siehe Anhang). Als Lack wurde der NXR-
2010 verwendet. Der siliziumhaltige Imprint-Lack kann mit Fluorchemie (hier CF 4 )
reaktiv geätzt werden. Abbildung 4.24 zeigt die Resultate der durchgeführten Ätzreihe,
bei der I B , U B und der CF 4 -Gehalt in einem CF 4 /Ar-Mischgas variiert wurden. Es stellte
sich heraus, dass diese Parameter den größten Einfluss auf die Ätzrate des Lacks und
die Qualität des Ätzprofils hatten. Hingegen zeigten die Einflüsse des Kammerdrucks
und der Beschleunigungsspannung keine Signifikanz und waren daher eher zu
vernachlässigen.
Wird der Strahlstrom I B erhöht, so steigt die Anzahl der auf dem Wafer eintreffenden
Teilchen an, sodass mehr Material abgetragen werden kann. Die Ätzrate nimmt zu. Die
Erhöhung der Teilchenmenge und damit der Plasmadichte wird durch die Steigerung
der Quellenleistung P RF über die Regelschleife automatisch erreicht (vgl. Kapitel 4.1.2).
Wird der Strahlstrom wie in Abbildung 4.24 a) gezeigt von 50 mA auf 200 mA erhöht,
so nimmt die Quellenleistung von 100 W auf 270 W und zugleich die Ätzrate von
8,5 nm/min auf 30 nm/min zu.
Wird die Strahlspannung U B erhöht, so gewinnen die Ionen an kinetischer Energie,
wodurch die Sputterkomponente des Ätzprozesses und zugleich die Ätzrate zunimmt
(Abbildung 4.24 b). Eine Steigerung der chemischen Komponente kann beispielsweise
in einem Gasgemisch von CF 4 und Ar, wie es in Abbildung 4.24 c) verwendet wurde,
durch die Erhöhung des fluorhaltigen Gasanteils erreicht werden. Dabei ist das
Maximum der Ätzrate bei reinem CF 4 -Gas zu finden.
Es ist zu erwähnen, dass eine hohe Ätzrate nicht zwingend mit einem optimalen
Ätzprofil einhergeht. Auf der einen Seite kann eine hohe Sputterkomponente zu
schrägen Strukturkanten führen (siehe Abbildung 4.20 a), wohingegen auf der anderen
Seite eine hohe chemische Komponente Unterätzungen (siehe Abbildung 4.20 b) bzw.,
im Fall des Residual-Ätzens, Strukturverluste durch seitliche Ätzangriffe impliziert, da
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