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

2 DIE ENTWICKLUNG DER SPEICHERTECHNOLOGIE
Parameter wie die Lebensdauer der Stempel, die Langzeitstabilität des Prozesses oder
die Durchsatzqualität sind derzeit noch nicht ausreichend abschätzbar für die
großflächige Einführung der Nanoimprint-Lithographie auf dem Halbleitermarkt [18].
Unternehmen wie Molecular Imprints Inc. stützen derzeit ihre Forschung immer mehr
darauf, genau diese Wissenslücken bezüglich der Zuverlässigkeit zu füllen [19]. Auch
in Zusammenarbeit mit Firmen der Halbleitersparte, wie Samsung, Toshiba und IBM,
werden Studien (u.a. für die Herstellung von 22 nm CMOS-Bauteilen der nächsten
Generation) angelegt um Risiken einstufen zu können [20-22]. Dabei überzeugt vor
allem die grundlegende Performance des Nanoimprints.
Bisherige Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass eine Strukturauflösung von 5 nm mit
der Nanoimprint-Lithographie erzielt werden kann [23]. Dabei ist die Auflösungsgrenze
lediglich durch die Strukturweiten auf dem Stempel bzw. beim Skalieren in den
Nanometerbereich voraussichtlich durch die Beschaffenheit der Polymerketten des
Lacks bestimmt.
Wissenschaftler von Hewlett-Packard zeigten 2008 die erfolgreiche Integration der
Nanoimprint-Lithographie in die CMOS-Back-End Linie [24]. Es wurden dabei
Strukturen einer neuartigen Speichertechnologie von einer Linienbreite von bis zu 5 nm
auf einem CMOS basierten Chip realisiert. Hierdurch war auch die Realisierbarkeit
eines erfolgreichen Prozesses auf vorstrukturierten Wafern erwiesen.
Um derartige Mehrlagen-Konzepte zu verfolgen, bedarf es einer sehr genauen Justage
(Alignment) einzelner Schichten zueinander. In diesem Zusammenhang wurde eine
Alignment-Präzision von unter 20 nm mit Hilfe von Moiré-Interferenz-Strukturen
gezeigt, welches durchaus an die Genauigkeit heutiger Verfahren grenzt, wodurch der
Imprint konkurrenzfähig bleibt [25]. Die Herausforderung des Alignments liegt bei der
Ablage des Stempels auf dem Wafer, da hierbei Verschiebungen durch mechanisch
wirkende Kräfte auftreten können.
Um den Durchsatz an Wafern abschätzen zu können, werden Forschungsarbeiten auf
dem Gebiet der Fließfähigkeit von Imprint-Lacken untersucht [26 – 28]. Die
Geschwindigkeit des Lackflusses bestimmt dabei maßgeblich die Gesamtzeit, die ein
Imprint-Prozess während der Produktion einnimmt. Dabei haben die Dimensionen der
abzubildenden Strukturen (Höhe, Breite und Länge) sowie die Lackviskositäten und
-dicken großen Einfluss auf die Imprint-Zeit. Es wurde gezeigt, dass sehr kleine
Strukturen (75 nm Linienweite) binnen weniger Sekunden gedruckt werden können,
welches dem Ziel hoher Durchsätze (> 10 Wafer pro Stunde) bereits sehr nahe kommt.
Weitere Untersuchungen befassen sich mit Defektanalysen (z.B. durch Partikel) [29],
Materialien zur Stempel-Beschichtung [30] oder der Frage nach alternativen
Stempelmaterialien zur Kostenreduzierung [31, 32]. Diese Studien helfen insbesondere
bei der Kostenabschätzung für die industrielle Einführung der Imprint-Technologie.
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