3D-Strukturen

Nanoprägelithographie für dreidimensionale optische Strukturen im einstelligen Nanometerbereich

Die gemeinsame Lösung wurde erstmals im Rahmen des europäischen Verbundprojektes "Single Nanometer Manufacturing for Beyond CMOS Devices (SNM)", finanziert durch das 7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union, vorgestellt. Zum Einsatz kommt dabei das neuartige NanoFrazor Thermal Scanning Probe Lithographiesystem von SwissLitho zur Herstellung von Master-Templates mit 3D-Strukturen für die Nanoprägelithographie (NIL) sowie das HERCULES NIL System von EVG mit SmartNIL Technology zur Replikation dieser Strukturen mit hohem Durchsatz.

Anwendungsgebiete

EVG and SwissLitho zielen mit der gemeinsamen Lösung zunächst auf die Entwicklung diffraktiver optischer Elemente und damit verwandter optischer Komponenten ab, die zum Beispiel Anwendungen in der Photonik, Datenübertragung und Augmented/Virtual Reality (AR/VR) unterstützen sollen. Darüber hinaus sehen die Entwickler auch Potenzial im Bereich der Biotechnologie, Nanofluidik und in anderen Nanotechnologie-Anwendungen.

Als Teil der gemeinsamen Lösung wird das NanoFrazor System von SwissLitho zur Herstellung von Imprint-Mastern verwendet. Im Vergleich zu konventionellen Ansätzen wie der Elektronenstrahl- (E-Beam) und Graustufen-Lithographie hat die neuartige Technologie die einzigartige Fähigkeit, 3D-Strukturen mit unerreichter Genauigkeit herzustellen. Auf dem HERCULES NIL System von EVG werden im nächsten Schritt kosteneffektiv und mit hohem Durchsatz die Arbeitsstempel bzw. Templates für den Produktionseinsatz erzeugt, wobei die proprietäre, für großflächige Anwendungen konzipierte SmartNIL Nanoprägelithographie-Technologie des Unternehmens zum Einsatz kommt.

Dr. Thomas Glinsner, Corporate Technology Director bei EV Group, erklärte dazu: "Die NanoFrazor Lösung von SwissLitho ergänzt EVGs SmartNIL Technologie sehr gut. Gemeinsam können wir eine komplette NIL-Lösung für Photonik- und andere Anwendungen, die eine 3D-Strukturierung erfordern, anbieten. Damit eröffnet sich für beide Unternehmen ein großes Potenzial zur Erweiterung ihrer Kundenbasis und zur Erschließung neuer Märkte. Unser NILPhotonics Competence Center bietet Machbarkeitsstudien, Demos und eine Pilotserienproduktion an und wird die erste Anlaufstelle für Kunden sein, die an der gemeinsamen Lösung interessiert sind."

Technologien im Detail

Die Thermal Scanning Probe Lithographie als Technologie hinter dem NanoFrazor wurde bei IBM Research in Zürich entwickelt und von der SwissLitho AG übernommen. Bei diesem maskenlosen Direct-Write-Lithographieverfahren wird zunächst ein spezieller, thermisch beinflussbarer Resist durch Spin-Belacken auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht. Mit Hilfe einer erhitzten, extrem feinen Spitze wird der Resist im nächsten Schritt punktuell aufgespalten und verdampft, während die geschriebenen Nanostrukturen gleichzeitig dazu kontrolliert werden. Die dadurch entstehenden, frei definierbaren Resistmuster lassen sich danach durch Lift-Off-, Ätz-, Beschichtungs-, Abformungs- oder andere Verfahren auf fast jedes Material übertragen.

"Wir haben unsere NanoFrazor-Produktlinie entwickelt, um den Kunden eine leistungsstarke und gleichzeitig bezahlbare Alternative und Ergänzung zu teuren E-Beam Lithographiesystemen zu bieten," sagte Dr. Felix Holzner, CEO von SwissLitho. "Die Technologie ermöglicht die Herstellung von Mastern mit vielen "Stufen" in einem einzigen Schritt. Damit lassen sich vor allem 3D-Strukturen mit Auflösungen im einstelligen Nanometerbereich einfacher und mit größerer Strukturtreue als mit traditionellen Methoden der E-Beam- oder Graustufen-Lithographie produzieren. Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit den Kunden in EVGs NILPhotonics-Kompetenzzentrum in Österreich an der Kombination unserer Technologie mit EVGs erfolgreichem SmartNIL-Prozess zu arbeiten."

Der HERCULES NIL vereint EVGs umfassende Kompetenz im Bereich NIL, Resistverarbeitung und HVM-Lösungen in einem integrierten System mit dem unübertroffenen Durchsatz von bis zu 40 Wafern pro Stunde (200 mm Wafergröße). Das System ist auf einer konfigurierbaren, modularen Plattform aufgebaut, die eine Vielzahl von Imprint-Materialien und Strukturgrößen unterstützt und den Kunden somit größte Flexibilität bei der Lösung ihrer Produktionsanforderungen gibt. Darüber hinaus erhöht die Möglichkeit, im System selbst Soft Stamps für den Mehrfacheinsatz herzustellen, die Lebensdauer der Masterstempel bzw. Templates deutlich.