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

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN
geschrieben (Abbildung 4.7 b). In einer Versuchsreihe wurde die angepasste Dosis der
Elektronenstrahlbelichtung von 500 μC/cm 2 ermittelt. Dabei wurde unter
Berücksichtigung der verwendeten Materialien (Polymer, Substrat, Metallbeschichtung)
und deren Dicke eine Reihe an Dosen getestet.
Die Polymerketten werden durch den Elektronenstrahl aufgebrochen, wodurch die
belichteten Bereiche in einem nachfolgenden Entwicklungsschritt herausgelöst werden
können (Abbildung 4.7 c). Die freientwickelten Strukturen werden anschließend erst in
die Metallschicht (Abbildung 4.7 d) und dann in das Glassubstrat (Abbildung 4.7 e) mit
Hilfe des Trockenätzprozesses übertragen. Eine Tiefe der Strukturen von 100 nm war
erfahrungsgemäß (Quelle Nanonex) ausreichend für den Imprint-Prozess. In einem
abschließenden Schritt wird das Restmetall nasschemisch (z.B. in Cr-Ätzlösungen,
(HClO 4 ) + (NH 4 ) 2 [Ce(NO 3 ) 6 ], Quelle: MicroChemicals) von dem Wafer entfernt
(Abbildung 4.7 f).
Um den strukturierten Glaswafer für die Nanoimprint-Lithographie zu nutzen, muss
dieser mit einer Antihaftbeschichtung bedampft werden. Nur so können Wafer und
Stempel nach dem Imprint wieder voneinander gelöst werden. Aus einer Auswahl an
möglichen Materialien wurde anhand experimenteller Erfahrungen ein Trichlorsilan
(1H, 1H, 2H, 2H – Perfluorodecyltrichlosilan) für die Herstellung von Antihaftbeschichtungen
gewählt (siehe Abbildung 4.8) [34, 108].
Abbildung 4.8:
Chemischer Aufbau
des Perfluorsilans
[108].
Bevor der Glasstempel dem Silangas ausgesetzt werden kann, muss die Oberfläche in
Sauerstoffplasma gereinigt und mittels Wasserdampf aktiviert werden
(Abbildung 4.9 a). Anschließend wird in einer geschlossenen Prozesskammer der
Stempel in Silandampf beschichtet. Die Silanmoleküle verlinken dabei auf dem Substrat
über kovalente Bindungen mit den OH-Gruppen der Oberfläche (Abbildung 4.9 b). Es
bildet sich lediglich eine Monolage von wenigen Nanometern Dicke, da weitere
Silanmoleküle nicht auf der bereits vorhandenen Silanschicht andocken können. Der
Prozess ist selbstregulierend bzw. selbststoppend. In einem abschließenden
Ausheizschritt polymerisiert das Silan, überflüssige Moleküle verdampfen und eine
hydrophobe Oberfläche ist gebildet (Abbildung 4.9 c). Messungen mit Wassertropfen
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