EV Group und SwissLitho Prägelithografie für 1-nm-3D-Strukturen

Topographiebild des Nanoprägestempels eines computergenerierten 3D-Hologramms, der mit dem NanoFrazor von SwissLitho hergestellt wurde. Stempel wie dieser können zur Replikation von 3D-Strukturen in der Großserienfertigung mit dem HERCULES NIL Nanoprägelithographie-System von EV Group verwendet werden.
Topographiebild des Nanoprägestempels eines computergenerierten 3D-Hologramms, der mit dem NanoFrazor von SwissLitho hergestellt wurde. Stempel wie dieser können zur Replikation von 3D-Strukturen in der Großserienfertigung mit dem HERCULES NIL Nanoprägelithographie-System von EV Group verwendet werden.

Die EV Group und SwissLitho haben ein System entwickelt, dass 3D-Strukturen bis hinunter zu 1 nm prägen kann – mit hohem Durchsatz und kosteneffektiv.

Zum Einsatz kommt dabei das neuartige Thermal-Scanning-Probe Lithographiesystem NanoFrazor 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.

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Wie die Prägelithografie funktionert

Gemeinsam können die EV Group und SwissLitho jetztein komplettes Nano-Imprint-Lithography-System für Photonik- und andere Anwendungen anbieten, die eine 3D-Strukturierung erfordern.

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

Das NanoFrazor-System von SwissLitho fertigt dabei die Imprint-Master. Im Vergleich zu konventionellen Ansätzen wie der Elektronenstrahl- und Graustufen-Lithographie kann die neue Technologie, 3D-Strukturen mit unerreichter Genauigkeit herstellen.

Des HERCULES-NIL-System von EVG erzeugt im nächsten Schritt kosteneffektiv und mit hohem Durchsatz die Arbeitsstempel bzw. Templates für den Produktionseinsatz, wobei die proprietäre, für großflächige Anwendungen konzipierte SmartNIL-Nanoprägelithographie des Unternehmens zum Einsatz kommt.

»Gemeinsam können wir ein komplettes NIL-System für Photonik- und andere Anwendungen anbieten, die eine 3D-Strukturierung erfordern. Damit eröffnet sich für beide Unternehmen ein großes Potenzial zur Erweiterung ihrer Kundenbasis und zur Erschließung neuer Märkte«, sagt Dr. Thomas Glinsner, Corporate Technology Director von EVG. »Unser NIL-Photonics-Competence-Center bietet Machbarkeitsstudien, Demos und eine Pilotserienproduktion an und wird die erste Anlaufstelle für Kunden sein.«

Die Technologien im Detail

Die Thermal-Scanning-Probe-Lithographie hatte ursprünglich IBM Research in Zürich entwickelt, die später SwissLitho übernahm. 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 – eine Kombination aus NIL, Resistverarbeitung und HVM – kommt auf einen vergleichsweise hohen Durchsatz von bis zu 40 Wafern mit einen Durchmesser von 200 mm pro Stunde. Das System ist auf einer konfigurierbaren, modularen Plattform aufgebaut, die mit einer Vielzahl von Imprint-Materialien und Strukturgrößen arbeiten kann und den Kunden somit große Flexibilität bietet. Darüber hinaus erhöht die Möglichkeit, im System selbst Soft-Stamps für den Mehrfacheinsatz herzustellen, die Lebensdauer der Masterstempel bzw. Templates deutlich.

Die beiden Firmen haben das System im Rahmen des europäischen Verbundprojektes »Single Nanometer Manufacturing for Beyond CMOS Devices (SNM)« entwickelt, das innerhalb des 7. Forschungsrahmenprogramms der Europäischen Union finanziert wurde.

EV Group auf der productronica 2017: Halle B1, Stand 1424