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

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5 HERSTELLUNG VON

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN Das Dünnen der Schicht wurde mit einem Ar-Sputterprozess in der RIBE-Anlage durchgeführt. Es wurde hierbei kein reaktiver Ätz-Prozess, beispielsweise mit CF 4 , verwendet, da das Dünnen der Glasschicht einem kontrollierten Polierschritt gleichen sollte. Zumal sich die Ätzrate des Pt und die des MSQ in dem Sputterprozess ähneln - beide liegen bei ~ 20 nm/min - entsteht nahezu keine Ätzselektivität. Somit besteht einerseits die Möglichkeit, eine gute Endpunktkontrolle, aufgrund der sehr geringen Ätzrate, zu erzielen. Andererseits birgt ein leichtes Überätzen der Metall-Elektroden kein signifikantes Risiko, da stets eine Abtragung der gesamten Schicht (hier bestehend aus einer Mischung von Pt und MSQ) gewährleistet ist. Ein reaktiver Ätzprozess impliziert höhere Ätzraten des Spin-On-Glases von ~ 50 nm/min. Die Ätzrate des Pt bleibt hingegen mit ~ 20 nm/min geringer. Somit resultiert eine Ätzselektivität von MSQ zu Pt von ~ 2,5 durch die Verwendung des CF 4 als Prozessgas. Eine Überätzung nach Erreichen der Pt-Oberfläche muss durch die erhöhte Selektivität demzufolge unbedingt vermieden werden. Da die Metallelektroden beim Überätzen deutlich langsamer abgetragen werden als die MSQ Zwischenräume, entsteht eine ungleichmäßige Oberfläche, womit die Planarisierung erfolglos ist. Das Planarisierungsverfahren mittels Ar-Sputtern bot dementsprechend größere Toleranzen, sodass sich der Sputterprozess als wesentlich reproduzierbarer darstellte und in Folge dessen als Standard eingeführt wurde. Die Herstellung der Bottom-Elektroden war mit der Planarisierung abgeschlossen. Im Anschluss wurden Top-Elektroden realisiert, welche in einem Alignment-Verfahren zunächst vor dem Imprint orthogonal zu den Bottom-Eletroden ausgerichtet werden mussten. 5.2 Alignment Das Ausrichten des Imprint-Stempels, auf dem sich Top-Elektroden-Strukturen befanden, zu einer vorstrukturierten 100 mm Waferscheibe, auf der die Bottom- Eketroden hergestellt waren, wurde mit einem Standard-Mask-Aligner (MA-6 Süss Microtec) durchgeführt. Da dieses Gerät üblicherweise für optische Lithographie- Anwendungen eingesetzt wird, musste ein angepasster Maskenhalter gefertigt werden, der den Einsatz von transparenten Glaswafern ermöglichte. Im Design des Halters war neben der andersartigen Dimensionierung der Wafermasken (z.B. die unkonventionell runde Maskenform und die geringe Dicke von 500 μm) darauf zu achten, dass der Stempel nach der Justage auf dem zu strukturierenden Substrat abgelegt werden konnte. Es wurde dementsprechend ein Ventil integriert, welches durch Öffnen die Vakuumzufuhr des Halters unterbrach, durch die der Stempel gehalten bzw. fixiert wurde. Nach dem Alignment musste der ausgerichtete Waferstapel zur Imprint-Anlage 71

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN transportiert werden, in welcher der Lithographie-Prozess stattfand. Für die Alignment-Prozedur wurde der strukturierte Substrat-Wafer auf einen Halter in einer Transferschublade des MA-6 gelegt, mittels Vakuumansaugung fixiert und in den Mask-Aligner geschoben. Zuvor wurde der Maskenhalter inklusive des Imprint- Stempels derart in die Anlage eingebaut, dass nun das Substrat und der Stempel übereinander positioniert waren. Zur Feinausrichtung wurde die Probe auf einen Abstand von 50 μm an den Stempel herangebracht (Abbildung 5.5). Durch den Alignment-Abstand wurde ein direkter Kontakt von Substrat und Wafer verhindert. y x Mikroskop Vakuum 50 mm µm M S M W Probenhalter Maskenhalter Stempel Wafer Vakuum y x Abbildung 5.5: Aufbau des Mask-Aligners und Prinzipdarstellung der Alignment-Prozedur. Über ein Mikroskop, welches in X-Y-Richtung verfahren werden konnte, wurden die Alignment-Marker des Stempels (M S ) als auch des Wafers (M W ) gesucht. Durch eine 72