Wachstum und Nanogaps - JuSER - Forschungszentrum Jülich

REALISIERUNG EINES NANOGAP-CHIPS 97
Für die optische Lithographie werden die Chrom-Strukturen der hergestellten Maske in den optischen
Fotolack AZ5214E übertragen. Die Parameter für die Belichtung können der Tabelle 3.1 am Ende des
Abschnittes entnommen werden. Das Bedampfen von Metall über die gesamte Probenoberfläche, auf
den zuvor entwickelten Fotolack, wird mit Hilfe einer Elektronenstrahl-Verdampfungsanlage bereit gestellt.
Das Metallsystem besteht aus Titan, Platin und Gold. In diesem Schichtsystem dient das Titan
als Adhesionschicht, Platin als Diffusionbarriere und Gold als eigentliches Leiterbahnmaterial. Um den
ersten Herstellungsabschnitt zu beenden, wird die Probe nach dem Bedampfen für 24h in ein Acetonbad
gelegt. Der „lift-off“-Prozess schließt mit der Entfernung von verbliebenen Metallpartikeln durch
einen Plasmaverascher ab. Die gereinigte Oberfläche wird mit Hilfe eines optischen Mikroskopes untersucht.
Insbesondere die, ebenfalls durch die optische Lithographie erzeugten, optischen Marker werden
dabei auf Vollständigkeit überprüft. Die Marker, jeweils drei 20x20μm kleine quadratische Strukturen
in jeder Ecke der Probe, dienen dem Ausrichten der einzelnen lithographischen Herstellungsabschnitte.
Gekennzeichnet als Koordinantenurpsrung befinden sich in der unteren linken Ecke zwei zusätzliche
Marker. Drei Marker in jeder Ecke sind notwendig, um die optische Lithographie und die beiden folgenden
Elektronenstrahl-Lithographie Schritte aufeinander abstimmen zu können. Um eine unbeabsichtigte
Belichtung durch den Elektronenstrahl zu verhindern sind die Marker einer Ecke jeweils 100μm voneinander
entfernt.
Die sich in einem Abstand von 80μm gegenüberstehenden Leiterbahnen werden mit Hilfe von
Elektronenstrahl-Lithographie auf einen möglichst kleinen Abstand zueinander angenähert. Im Rahmen
der Arbeit geschieht dies durch die Verwendung eines Elektronenstrahlschreibers (Leica EBPG5-HR
System). Dazu wird die gesamte Probenoberfläche mit einem polymerbasierten ZweiLagen-Fotolack
beschichtet. Der Übergang zwischen optischer Lithographie (Strukturen sind blau gekennzeichnet) und
Elektronenstrahl-Lithographie (farblich grün gekennzeichnet) wird in Abb. 3.12b.) dargestellt. Einen
Überblick über alle im ersten Elektronenstrahl-Lithographie Schritt zu schreibenden Strukturen wird in
Abb. 3.13 a.) gegeben.