Direct Writer für die MikroNano-Strukturierung

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501120556

In der Mikrotechnik wird zwischen maskenbasierten und direktschreibenden lithographischen Strukturierungsverfahren unterschieden. Mit einem direktschreibenden Strukturierungsverfahren wird die Mikrostruktur mit Hilfe eines UV-Licht-Modulators direkt auf die Resistschicht des eigentlichen Substrats projiziert oder im Vector/Raster Mode Verfahren mit dem UV-Laserstrahl „geschrieben“. Insbesondere im Forschungsumfeld sparen maskenlose Strukturierungen Zeit, Geld und Energie. Außerdem kann mit einem direktschreibenden Strukturierungsverfahren wesentlich flexibler auf sich ändernde Anforderungen an die Mikrostrukturen reagiert werden. Das antragstellende Institut für Mikrotechnik (IMT) hat bisher ausschließlich das maskenbasierte Strukturierungsverfahren angewendet. Dafür stehen derzeit ein Maskenschreiber zur Herstellung der Lithographiemasken und ein Maskaligner für die Substratbelichtung zur Verfügung. Der Maskenschreiber wurde im Jahr 2002 beschafft und entspricht somit nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. Dies betrifft in erster Linie die minimal mögliche Strukturbreite bzw. Auflösung (800 nm) und in zweiter Linie die Zeit für die vollständige Belichtung einer Lithographiemaske (8 bis 16 Stunden). Der Maskenschreiber kann prinzipiell auch im direktschreibenden Modus eingesetzt werden. Mit den genannten Belichtungszeiten ist das aber kaum praktikabel. Es wird auch deswegen nicht genutzt, weil keine Strukturen deutlich kleiner als 1 µm erzeugt werden können. Um das Verfahren der Strukturierung auf den bestmöglichen technologischen Stand zu bringen und somit der Forschung am IMT einen Vorsprung gegenüber den konventionellen und bereits industriell genutzten Verfahren zu generieren, soll eine neue Strukturierungsanlage beschafft werden. Mit ihr sollen die minimalen Strukturbreiten halbiert und die Zeit für die Bearbeitung eines Substrats auf ein in der Forschung akzeptables Maß reduziert werden. Die Strukturierungsanlage soll sehr flexibel einsetzbar sein, was nur mit einem direktschreibenden Verfahren möglich ist. Außerdem soll sie mit der so genannten Graustufenbelichtung eine neue Funktion gegenüber der vorhandenen Ausstattung haben, mit der durch die zusätzliche Tiefeninformation eine innovative 3D-Strukturierung möglich ist. Die lithographische Strukturierung wird in nahezu jedem Forschungsprojekt, das am IMT bearbeitet wird, genutzt. Mit dem neuen Direct Writer werden noch deutlich mehr Variationen der Mikro-/Nanostrukturierung möglich sein. Das lässt erwarten, dass ganz neue Lösungen für bestehende Forschungsaufgaben erarbeitet und neue Ideen für zukünftige Forschungsansätze entwickelt werden können. Das IMT könnte sich damit deutlich gegenüber Forschungseinrichtungen mit ansonsten ähnlicher technologischer Ausrichtung hervorheben. So ermöglichte innovative Forschungsansätze können prominenter publiziert werden und sind attraktiver für einen Transfer an zukünftige, z.B. industrielle Anwender.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Direct Writer für die MikroNano-Strukturierung
• Gerätegruppe: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiter: Professor Dr. Andreas Dietzel