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

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,
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