Paul van Gerven
18 March 2009

Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een lak voor nano-imprintlithografie (NIL) ontwikkeld die bestand is tegen reactive ion etching (RIE). Daarmee kunnen structuren gemaakt worden met een grote diepte-breedteverhouding, zonder dat er extra processtappen nodig zijn.

Bij thermische nano-imprintlitho wordt de lak, meestal een polymeer, vloeibaar gemaakt door verwarming en hoge druk. De matrijs wordt erin gedrukt en na uitharding blijft het patroon in de lak staan. Om dit patroon vervolgens over te brengen op een ander materiaal, bijvoorbeeld silicium, gebruiken onderzoekers anisotropische etstechnieken als RIE. Polymeren zijn echter in de regel niet bestand tegen plasma‘s, waardoor de hoogte-informatie in het patroon verloren gaat. Er moeten dan ook eerst verstevigingen worden aangebracht, bijvoorbeeld een tijdelijke metalen beschermlaag.

Dat moet makkelijker kunnen, dachten ze bij Mesa+, en ze testten het polymeer poly(ferrocenylmethylfenylsilaan) (PFMPS) uit. Het materiaal bleek niet alleen de juiste eigenschappen voor een lak te hebben, zoals viscositeit en plakkerigheid, maar het bleek ook bestand tegen een plasmastootje. Na enig sleutelen aan het NIL-proces haalden ze een aspectratio 4:1 bij een patroonoverdracht op silicium – niet slecht zonder metaalstap.

Helaas moest er wel een andere processtap aan te pas komen om tot optimale resultaten te komen. Desalniettemin verlaagt het verbeterde NIL-proces de kosten en verhoogt het de doorvoer, schrijven de Twentenaren in het wetenschappelijke tijdschrift Nanotechnology.

NIL staat op de International Technology Roadmap for Semiconductors als potentiële techniek om 32- en 22-nanometerchips te maken. Het 32-nanometerknooppunt is inmiddels onhaalbaar gebleken, en slechts een minderheid ziet voor 22 nanometer een rol weggelegd voor de niet-optische lithografietechniek. De lage doorvoersnelheid en matige overlay, de nauwkeurigheid waarmee achtereenvolgende lagen op elkaar aansluiten, vormen de grootste problemen van NIL. Grootste voordeel zijn de relatief lage kosten van een NIL-tool.