Elektromigration in Gold und Silber Nanostrukturen

3.1 Elektronenstrahllithographie 31
a)
d)
Belacken
Entwickeln
b)
e)
Tempern
Bedampfen
c)
f)
Belichten
Lift-Off
Abb. 3.1: Die wesentlichen Prozessschritte bei der Elektronenstrahllithographie.
Vermeidung von Graten an den Nanostrukturen ist es weiterhin wünschenswert, ein so
genanntes unterkehliges Lackprofil zu erhalten. Dies erleichtert im letzten Prozessschritt,
dem Lift-Off (Abb. 3.1 f)), die Ablösung des unbelichteten Lackes mit dem darauf be-
findlichen Metall. Die Schichtdicke des aufgedampften Metalls wurde mit Hilfe eines
Schwingquarzes während des Aufdampfvorgangs kontrolliert und zusätzlich nach dem
Aufdampfen mittels eines Rasterkraftmikroskops (AFM) mit einer Genauigkeit von ca.
5 % nachgemessen.
Die minimale Breite der Leiterbahnen ist über die so genannten Proximityeffek-
te begrenzt [150–152]. Diese bewirken über die Vorwärtsstreuung der Elektronen im
Lack sowie über die Rückstreuung der Elektronen aus dem Substrat (Primär- oder Se-
kundärelektronen) eine Verbreiterung der gewünschten Strukturen. Da in dieser Arbeit
mit einer minimalen Strukturgröße von typischerweise 200 nm−1 µm gearbeitet wurde,
stellten die Proximityeffekte kein Problem dar. Ihr Einfluss war hauptsächlich bei der
Verwendung von Substraten mit 50 nm Oxidschicht bemerkbar, bei denen es zu einer
Verbreiterung der Leiterbahnen in der Nähe der Kontakte gekommen ist.
Um eine höhere Genauigkeit bei der Strukturierung der Leiterbahnen zu erreichen,
wurde mit einer zwei-Schritt-EBL gearbeitet, bei welcher die gewünschten Nanostruk-
turen sowie Positionierungsmarken in einem ersten Schritt mit hoher Vergrößerung in
einen unempfindlicheren Lack geschrieben und prozessiert werden. In einem zweiten
EBL-Schritt werden anschließend die Kontaktstrukturen an die Leiterbahnen angepasst
und prozessiert. Das genaue Verfahren ist bereits in [150,153] erläutert worden und wird
daher hier nicht gesondert behandelt. In Abb. 3.2 ist das typische Layout für die Her-
stellung der Goldleiterbahnen zu sehen. Das Layout folgt dabei in Grundzügen dem
Layout, welches für den SWEAT-Test vorgesehen ist (siehe [24] Seite 211). Die Leiter-
bahnen sowie die dazugehörigen Marken sind in Teilbild a) zu erkennen. In Teilbild b)
sind die Kontaktpads (rot) sowie die Markenscanfelder (grün) dargestellt.