Innovation

Das NILstampreplication Projekt behandelt die Herstellung von Arbeitsstempel aus teuren Masterstempel. Diese Arbeitsstempel werden für nano-Kontaktprägen und UV-basierende Nanoimprint Lithographie (UV-NIL) verwendet mit Fokus auf einem NIL Prozess zur Erzeugung von Festplatten nächster Generation.
PROFACTOR behandelt insbesondere die Herstellung von Arbeitsstempel aus teuren Masterstempel. Diese Arbeitsstempel werden für nano-Kontaktprägen und UV-basierende Nanoimprint Lithographie (UV-NIL) verwendet mit Fokus auf einem NIL Prozess zur Erzeugung von Festplatten nächster Generation.

Zusammenfassung und Ergebnisse

Stempel für die Nanoimprint Lithographie sind sehr teuer (speziell wenn die Strukturgrößen kleiner als 50 nm werden), auch wenn diese durch parallele Schreibtechniken wie im Teil „NILdirect_stamp“ Projekt angeführt. Stempel für das Prägen von Festplatten mit 20 nm Strukturen und einer strukturierten Fläche von 50% kosten in etwa 200k€. Diese geschätzten Kosten basieren auf den Stempelkosten für den 32 nm Technologieknoten in der Halbleiterindustrie. Nanoimprint Lithographie (NIL) kann nur dann in industrielle Märkte eingeführt werden wenn die Stempelkosten niedrig gehalten werden können. Arbeitsstempel, die von Masterstempel hergestellt werden, können sehr oft für Prägeprozesse eingesetzt werden und eine große Anzahl von Arbeitsstempel können von einem Master erzeugt werden. Einer der angepeilten Märkte für NIL ist die Produktion von Festplatten. Nanoimprint Lithographie steht auf dem Entwicklungsplan von großen Festplattenherstellern. Kurze Zykluszeiten und Strukturgrößen kleiner als 20 nm sind Voraussetzungen für die Einführung von NIL in diesen Markt. Die für NIL relevanten Substratgrößen sind 2.5 inch und 3.5 inch Disks. Andere, kleinere Größen sind in starker Konkurrenz zu Flash Speichern und werden daher nicht ins Auge gefasst. Die Speicherdichte dieser Festplatten soll im Terrabyte (TB) Bereich liegen innerhalb der nächsten 3-4 Jahre.

Arbeitsstempel werden durch Abformprozesse in elastomerische Materialien aus Mastern hergestellt. Die Technologie dazu wird Projekt „NILstamp_direct“ bereitgestellt werden. Ein mögliches Material ist Polydimethylsiloxan (PDMS), welches transparent für UV-Licht im Bereich 350-450 nm ist – eine Voraussetzung für den Einsatz von UV-basierender NIL und Mikrokontaktprinten. Andere Stempelmaterialien werden in der Anfangsphase des Projektes ebenso evaluiert. Der klare Fokus in diesem Projekt liegt in der Evaluierung der Limits der Arbeitsstempelreplikation. Strukturgrößen im Bereich von sub-20 nm sollen von Mastern repliziert werden und durch Rasterkraftmikroskopie und Elektronenmikroskopie charakterisiert werden.

Innerhalb des Projektes wird ein neues Werkzeug entwickelt für die Replizierung der Masterstempel auf großen Flächen (bis zu 3.5 inch im Durchmesser). Es werden geeignete Prozesse entwickelt und die optimale Stempeldicke untersucht. Dies inkludiert auch die finite Elemente Simulation des Stempelverhaltens unter Prägebedingungen. Die erzeugten elastomerischen Stempel werden für Mikrokontaktprägen (n-CP) und UV-NIL Prozesse verwendet. Ein Werkzeug für n-CP und UV-NIL wird entwickelt und an die Anforderungen der Festplattenindustrie angepasst. Im Gegensatz zu einseitigen Prägeanwendungen sind für die Erzeugung von Festplatten doppelseitige, justierte Prägungen notwendig. Ätztests der geprägten Disks und die Charakterisierung der Strukturen werden den Gesamtprozess der Festplattenerzeugung durch Nanoimprint Lithographie abrunden.

Bei PROFACTOR werden verschiedene Materialien wie Ormocere und PDMS (polydimethylsiloxane) auf die Verwendbarkeit als Arbeitsstempel geprüft. Master mit Strukturgrößen von 50 nm wurden bereits  in Ormostamp repliziert. Um diesen Stempel als Arbeitsstempel verwenden zu können wurde die Antihaftschicht von PROFACTOR BGL-GZ-83 [mehr] verwendet. Mit diesem Stempel konnte gezeigt werden dass über 60 imprints erfolgreich durchgeführt werden können, dass weder Verfälschungen der Strukturen auftreten, noch die Antihaftschicht erneuern werden muss.