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

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4 DIE

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN Die Gesamthöhe der Lackstrukturen auf dem Siliziumsubstrat beträgt im Endeffekt ca. 230 nm (~160 nm Underlayer + ~70 nm Top-Layer), welches eine deutliche Steigerung im Gegensatz zum Einzellagen-Lack-Systemen darstellt. Somit können mit Hilfe des Zweilagen-Lacksystems deutlich tiefere Ätzprofile in der darunter liegende Schicht erreicht werden. Ferner bietet die Verwendung eines PMMA-basierten Transferlayers eher die Möglichkeit, siliziumhaltige Substratmaterialien zu strukturieren, da das PMMA eine höhere Beständigkeit gegen fluorhaltige Chemie als der ebenfalls siliziumhaltige UV-Lack bietet. Trotz optimierter Prozessparameter oder Doppellagen-Lacksystemen, welche tiefere Ätzprofile erlauben, kann die Residual-Layer-Dicke der UV-Lacke nicht beliebig groß gewählt werden. Die Erfahrung zeigte, dass eine Residual-Layer-Dicke, welche über die hier standardisierten 35 nm hinausging, die Lackstrukturverluste durch chemische Ätzprozesse bereits signifikant erhöhte, sodass Linienbreiten im sub-50 nm Bereich mit hohen Residual-Schichten nicht zu realisieren waren. Eine Lösung ist die Reduzierung des Residual-Layers, welches jedoch durch das hier verwendete Elektroden-Layout nur bedingt möglich ist, da die großen Kontaktflächen mit sehr dünnen Lacken nicht mehr realisiert werden können (vgl. Kapitel 4.2.3). Eine weitere Alternative bieten andere Technologieverfahren, wie der Reverse-Tone-Prozess, in dem Hartmasken verwendet werden können, durch die steilere Ätzflanken und hohe Aspektverhältnisse zu realisieren sind. 4.2.6 Der Reverse-Tone-Prozess Der Name des Reverse-Tone-Prozesses ergibt sich aus der Abbildungsweise der zu realisierenden Strukturen. Diese werden nicht wie im herkömmlichen Imprint- und anschließendem Übertragungsverfahren positiv auf das Substrat übertragen, sondern durch einen Umkehrprozess (Reverse) als Negativ abgebildet [119]. Das Negativ ist in diesem Fall als Umkehrung der Stempelstrukturen definiert, konkret: es werden diejenigen Strukturen in den Substratwafer geätzt, die auch im Stempel vertieft sind. Die Idee, einen Reverse-Prozess zu verwenden, entstand durch das Auftreten von Strukturverlusten beim Residual-Etch nach dem UV-Imprint, da hier keine Ätzmaske zur Verfügung steht. Eine Maskierung der Strukturen kann z.B. durch einen Planarisierungsschritt hergestellt werden. Abbildung 4.28 zeigt anhand von REM- Aufnahmen den Prozessablauf für den Reverse-Tone Prozess. Nach der Nanoimprint-Lithographie wird auf den strukturierten UV-Lack (hier UVcur06 Microresist Technology GmbH) ein SiO 2 -basiertes Glas (Spin-On Glas hier MSQ - Methyl-Silsesquioxan, Accuglas-T111 von Honeywell) aufgeschleudert und ausgehärtet (Abbildung 4.28 a). Das fließfähige Spin-On Glas füllt dabei die Gräben der 63

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN Imprint-Strukturen und planarisiert die Oberfläche. Spin-On Glas Lack Spin-On Glas Substrat Lack a) 500 nm Substrat b) 500 nm Abbildung 4.28: Reverse-Tone Prozess: a) Aufschleudern eines Spin-On Glases auf eine durch Imprint hergestellte Lackstruktur, b) Dünnen der Glasschicht in Ar-Plasma, bis die Lackstruktur an die Oberfläche tritt, c) Strukturieren des UV-Lacks (UVcur06) bis auf das Substrat in einem O 2 -Plasma-Prozess. c) 1000 nm Anschließend wird das Glas in einem Ar-RIBE-Prozess gedünnt (ähnlich eines Polierschrittes), bis die Strukturen des UV-Lacks erreicht sind, diese also an der Oberfläche zugänglich sind (Abbildung 4.28 b). Im Folgenden wird ein O 2 -Ätzschritt verwendet, um die Lackstrukturen, nicht aber das Glas, bis auf das Substrat zu entfernen (Abbildung 4.28 c). Es müssen also generell UV-Lacke, wie der UVcur06, verwendet werden, die in O 2 - nicht aber in CF 4 -Plasmen geätzt werden. CF 4 würde auch die Hartmaske (MSQ) angreifen. In O 2 -Plasma kann das SiO 2 -haltige MSQ als harte Ätzmaske zur Strukturierung des UV-Lacks dienen, sodass sehr steile Ätzflanken und in 64