Abstract
(Deutsch)
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Im PSI arbeiten wir an einem kostengünstigen parallelen Replikationsprozess, der uns erlaubt, reproduzierbar und effizient Nanostrukturen auf Oberflächen herzustellen. Bei der Heissprägelithographie wird im Gegensatz zur Fotolithographie der Resist, eine dünne Thermoplastschicht, mit einem harten Stempel bei erhöhter Temperatur mechanisch verformt. Auf diese Weise können Auflösungen von unter 10 nm erreicht werden. Da auf diese Weise mit einem Stempel effizient viele identische Strukturen hergestellt werden können, braucht man nur für die Stempelherstellung die aufwendige serielle, aber dafür hochauflösende Elektronenstrahllithographie einsetzen.
Die Heissprägelithographie hat das Potential als alternative Fabrikationsmethode für Nanostrukturen, wenn sie in der Lage ist, grössere Oberflächen defektfrei mit Nanostrukturen zu belegen, wie sie z.B. bei grossflächigen Elektrodenstrukturen mit Strukturabmessungen und -abständen im sub-mm Bereich benötigt werden. Ziel dieses Projektes ist es, einen zuverlässigen Übertragungsprozess einer abgeformten Struktur in eine Metallstruktur zu entwickeln [1]. Der gängige Lift-off Prozess ist dafür nur bedingt einsetzbar, da die Defektwahrscheinlichkeit sehr hoch ist. Galvanische Verfahren haben dagegen den Vorteil, dass sie die Resistprofile nahezu konform, d.h. ohne Strukturverlust ausfüllen und sich somit sehr exakt Elektrodenstrukturen herstellen lassen. Dafür treten Fragestellungen wie z.B. die Auswahl und Kombination von Materialien in den Vordergrund, die im Falle der Nanolithographie nicht oder nur unzureichend gelöst sind. Im Laufe des Projekts haben wir grundlegende Experimente gestartet, um geeignete Startschichten für die Galvanisierungsprozesse zu finden, die die gestellten Fragestellungen weitgehend erfüllen und auch mit den Prozessen der Heissprägelithographie kompatibel sind. Als Metalle zur Galvanisierung verwenden wir vor allem Nickel und Gold. Für Nickel haben wir bisher vor allem Einrichtungen im PSI verwendet, für Gold, was für bestimmte Anwendungen in Sensoren vorteilhaft ist, sind wir auf spezielle Galvanikeinrichtungen und das Knowhow im IMM angewiesen, dem Partnerinstitut im Projekt. Mittels Nickelgalvanik konnten wir Strukturgrössen von weniger als 50 nm Breite abformen. Augenblicklich sind wir daran, die gewonnenen grundlegenden Erfahrungen zur Herstellung von funktionierenden Elektrodenstrukturen einzusetzen. Für die Galvanisierung mit Gold sind weitere Untersuchungen nötig.
[1] Nanostructuring of polymers and fabrication of interdigitated electrodes by hot embossing lithography, Microelectronic Engineering 46 (1999) 121-124
by H. Schift, R.W. Jaszewski, C. David and J. Gobrecht
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