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

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5 HERSTELLUNG VON

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN wurden zwei verschiedene Marker designed, welche durch die Rotation des Stempels übereinander positioniert wurden. Die Linienbreite betrug bei beiden Mustern 200 nm. Die Abstände der Linien hingegen variierten. Eine der Strukturen enthielt einen Abstand von 730 nm die andere einen Abstand von 750 nm. Werden Marker unterschiedlicher Linienabstände während des Alignments exakt zentrisch übereinander gelegt, so entsteht eine neuartige Struktur, in der ein Interferenz-Muster, bestehend aus hellen und dunklen, zentrischen Kreissegmenten, zu erkennen ist (Abbildung 5.7 b). Ein Versatz beider Strukturen zueinander ist dadurch zu erkennen, dass andere dezentrische Interferenzmuster auftreten. Abbildung 5.7 c) zeigt einen beispielhaften Versatz beider Marker um 1,7 μm in y-Richtung. Je nach Anzahl der auftretenden, dezentrischen Interferenzringe kann die Verschiebung quantitativ bewertet werden. a) b) Abbildung 5.7: Positionierte Alignment- Marker: a) Grob-Justage, die durch Überlappungseffekte der unterschiedlichen Marker erreicht wird, b) Moiré-Interferenz- Muster, welches bei exakter Positionierung auftritt, c) Moiré-Interferenz-Muster, welches bei einem Missalignment auftritt (hier 1,7 μm in y-Richtung) c) 75

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN Die Bildung der optischen Interferenzmuster lässt sich aus dem Phänomen der Schwebung ableiten, welches aus der Akustik bekannt ist. Hier entsteht aus der Überlagerung zweier ähnlicher Frequenzen eine dritte niederfrequente Schwingung. Auf die Optik übertragen, entsteht durch die Überlagerung zweier Liniengitter der Gitterabstände a 1 und a 2 eine Helligkeitsmodulation mit einem Gitterabstand a 3 von: a1 ⋅a2 a3 = a − a 2 1 Für den Fall der Alignment-Marker ergibt sich mit den oben angegebenen Werten ein a 3 von ca. 27 μm. Der Durchmesser der Gesamtstruktur beträgt 100 μm, wodurch bei einer exakten Justage drei zentrische Ringe unterschiedlicher Helligkeit zu erkennen sind. Die theoretische Alignment-Präzision lag durch die Verwendung der Moirè-Strukturen im Bereich von ~ 100 nm. Dies konnte mit Hilfe der CAD-Software durch die Überlagerung und sukzessive Verschiebung beider Designs gegeneinander bestätigt werden. Hier bewirkten bereits kleine Veränderungen (ab 100 nm Versatz) durchaus erkennbare Abweichungen der optimalen Justage, womit eine optische Verstärkung, durch den Einsatz von Interferenzmustern, für das Alignment von Nutzen zu sein schien. Bei der experimentellen Untersuchung der Marker stellte sich jedoch heraus, dass sich die Verwendung der Kreisstrukturen als schwierig gestaltete. Zum einen konnten Substratwafer und Stempel aufgrund deren Abstandes von 50 μm durch das Mikroskop nicht gleichzeitig fokussiert werden. Eine Interferenzerscheinung trat daher nur dann auf, wenn Wafer und Stempel z.B. durch mechanische Verbiegung an einigen Stellen näher beieinander waren. Dies war jedoch eher selten und daher nicht reproduzierbar. Ein anderes Problem ergab sich, wenn Substrat und Stempel bereits während der Alignment-Prozedur in Kontakt traten, was bei einer Verbiegung > 50 μm passieren konnte. Dabei wurden die Moiré-Marker des Stempels mit UV-Lack gefüllt. Da sich die Brechungsindizes des Lacks und des Stempels nahezu glichen (n Lack = 1,56 , n Glas = 1,55), traten auch in diesem Fall keine Interferenzeffekte auf. Somit waren die Moiré-Strukturen während des Alignments nicht einsetzbar und konnten lediglich zu späteren Analysezwecken (z.B. zur Bewertung der erzielten Alignment-Präzision) verwendet werden. Auch ohne die Zuhilfenahme einer optischen Verstärkung durch Interferenz-Muster konnte eine ausreichende Justage-Genauigkeit unter Verwendung der Kreuzstrukturen erzielt werden. Abbildung 5.8 zeigt ein beispielhaftes Ergebnis anhand einer optischen Mikroskopaufnahme. Die Marker, welche sich auf dem Substrat-Wafer befanden, 76