special - Carl Zeiss

slithographie
Die innovative
Nanostrukturierungstechnologie
EBID
Bei Arbeiten zur verkleinernden Elektronenprojektion
(Tübingen 1971,
Darmstadt 1984) wurde klar, der
Wunsch nach Hochauflösung in der
Elektronenstrahl-Lithographie geht auf
Kosten der Empfindlichkeit des Registrierverfahrens.
Die höchste Auflösung
ist erreichbar, wenn kleine Moleküle
zur Registrierung durch direkte Metallisierungsdeposition
verwendet werden.
Bei der Nanostrukturierungstechnologie
EBID (Elektron Beam Induced
Deposition) wird ein Molekülstrahl
aus organometallischen Molekülen
auf das Substrat im Vakuum gerichtet.
Die dort adsorbierten Moleküle
werden durch den auf wenige Nanometer
Durchmesser fokussierten Elektronenstrahl
mit einem Energieeintrag
mit bis zu 2 MW/cm 2 Energie-
Innovation 16, Carl Zeiss AG, 2005
dichte zerschlagen. Aus den Molekülbruchstücken
und Atomen wachsen
dann in wenigen Minuten 3-dimensionale
Deponate. Da Moleküle einzeln
verwendet werden, ist das Verfahren
1 Million Mal langsamer als die
herkömmliche Lack-Elektronenstrahl-
Lithographie.
Untersucht wurde die Nanostrukturierung
durch Direktschreiben mit
der Einzelstrahl-Lithographie am IBM
T.J. Watson Research Center, USA,
sowie mit der Elektronen-Schattenprojektion
und der verkleinernden
Elektronen-Projektion an der TU Darmstadt.
Die Elektronen-Schattenprojektion
ist heute als EPL Electron Projection
Lithography bekannt. Weitere
grundlegende Untersuchungen und
erste Anwendungen entstanden mit
dem Einzelstrahl-Depositions- und Ätz-
Verfahren am Forschungszentrum der
Deutschen Telekom FTZ.
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special
Rapid Prototyping
mit EBID
Rapid-Prototyping-Verfahren sind
Fertigungsverfahren, die das Ziel
haben, vorhandene Konstruktionsdaten
möglichst ohne manuelle
Umwege direkt und schnell in Werkstücke
umzusetzen. Die unter dem
Begriff des Rapid Prototyping seit
den 1980er Jahren bekannt gewordenen
Verfahren sind in der Regel
Urformverfahren, die das Werkstück
schichtweise aus formlosem oder
formneutralem Material unter Nutzung
physikalischer und/oder chemischer
Effekte aufbauen.
Im Auftrag von Corning Inc.,
USA, baute ein Forschungsteam der
Deutschen Telekom AG ab Herbst
1997 eine Rapid Prototyping Technik
von Spektralfiltern basierend auf
photonischen Kristallstrukturen auf.
Photonische Kristalle sind 3-dimensionale
periodische dielektrische
Strukturen in EBID-Technik aufgebaut
aus Stäben mit Durchmessern von
1/5 der Wellenlänge und im Abstand
von 1/3 der Wellenlänge. Das Infrarot-Licht
der Telekommunikation mit
1,5 µm Wellenlänge erfordert für ein
PC-Filter rund 80 Stäbe mit 0.5 µm
Stab-Abstand, 0.3 µm Dicke und
2 µm Höhe, die aus einem Material
mit möglichst hoher Brechzahl gefertigt
sind (n > 2,8). Das Team entwickelte
und patentierte die Herstellung
von photonischen Kristallen (PC)
und anderen Bauelementen der miniaturisierten
planaren Optik mit Hilfe
der EBID-Technologie. Spektralfilter
(3 µm x 3 µm) wurden mit einer
Bauzeit von nur 40 Minuten gefertigt
und wiesen Nanometer-Präzision in
Wellenleiter-Messstrukturen auf.
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