Bearbeiter

Niklas Kardatzki

Art der Arbeit

Bachelorarbeit

Beschreibung

Nanostrukturen wie Nanosäulen/-löcher, Nanolinienstrukturen oder Nanopartikel haben sich als leistungsfähige Komponenten in den Bereichen Photonik, MEMS/MOEMS/NEMS, biokompatible Sensoren und der Quantensensorik erwiesen. Daher stellt die Strukturierung von Wirtsmaterialien wie Silizium (Si) und Siliziumcarbid (SiC) einen entscheidenden Schritt dar. Für die Übertragung und Realisierung benötigter Nanostrukturen dienen lithographische Techniken wie die Elektronenstrahl-Lithographie (EBL, engl. Electron Beam Lithography), Photolithographie, Rastersonden-Lithographie (RSL) oder die Nanoimprint-Lithographie (NIL). NIL hebt sich dabei deutlich von den restlichen Lithographie-Methoden durch eine hohe Auflösung und einen hohen Durchsatz bei gleichzeitig niedrigen Kosten ab. NIL nutzt einen UV-aushärtenden Lack (UV-NIL) in den die nanoskaligen Muster über einen Stempel in den Lack geprägt werden. Der strukturierte Lack dient in anschließenden Prozessen als Maske für einen Trockenätzprozess oder stellt die Anwendung selbst dar. Somit ist eines der Hauptaufgabenfelder die Entwicklung und Verbesserung der UV-sensitiven Lacke. Auf der einen Seite müssen sie kompatibel mit dem Stempelmaterial und der Oberfläche der Substrate sein, auf der anderen Seite muss der Lack eine hohe Stabilität gegenüber dem Plasma in einem Trockenätzverfahren aufweisen. Um all diese Herausforderungen zu adressieren, wurde ein neuer Typ eines speziell für die UV-NIL entwickelter Lacks, der mr-NIL213FC-100 nm, fomuliert. In der vorliegenden Arbeit wird dieser neue Lack mit dem Ziel der Entwicklung und Optimierung von Prozessparameter für einen Prägeprozess mit UV-NIL untersucht.
Im Verlauf der Arbeit werden zunächst die Grundlagen der Prozessparameter für einen Prägeprozess des neuen Lacks bestimmt. Dafür wurde im ersten Schritt eine Schleuderkurve des mr-NIL213FC-100 nm auf Silizium aufgenommen und die dabei entstehende Randüberhöhung charakterisiert. Anschließend wurden die Haftungseigenschaften zwischen mr-NIL213FC und Silizumdioxid (SiO2) als Substrat basierend auf verschiedenen Vorbehandlungsschritten getestet. Es wurde eine optimierte Behandlung der Substratoberfläche entwickelt, um eine verbesserte Haftung zwischen Lack und Substrat zu gewährleisten. Zudem wurde das Verhalten des mr-NIL213FC während eines Prägeprozesses analysiert. Dabei wurde besonders die entstehende Restlackschicht im Zusammenhang mit der verwendeten Lackmenge untersucht. Es wurde auch der Einfluss des Fließverhaltens des mr-NIL213FC sowie die Art der Stempel und Mustergeometrien auf den Erfolg des Prägeprozesses analysiert. Somit konnten die wichtigsten Eigenschaften des neu entwickelten Lacks für einen erfolgreichen Prägeprozess bestimmt werden. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde die Machbarkeit demonstriert, nanoskalige Strukturen ohne die Verwendung von metallischen Masken in SiC zu übertragen. SiC ist eines der interessantesten Materialien für Hochleistungs-, Hochfrequenz- und Hochtemperatur-Halbleiterbauelemente, die Photonik, die Optoelektronik und die Quantensensorik. Es konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, beginnend vom mr-NIL213FC 125 nm tiefe und 200 nm breite Lines&Spaces-Strukturen in ein SiC-Substrat mit SiO₂ als Hartmaske zu übertragen.

Status

abgeschlossen

Kontakt

Scharin-Mehlmann, Scharin
(IISB, marina.scharin-mehlmann@iisb.fraunhofer.de)

Prof. Dr.-Ing. Jörg Schulze

Professorinnen und Professoren

Kontakt

• E-Mail: joerg.schulze@fau.de

Kategorie: Abgeschlossen 2025, Abgeschlossene studentische Arbeiten, Studentische Arbeiten