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Lithografieverfahren werden in vielen Arbeitsgebieten eingesetzt, um eine Oberfläche zu strukturieren. Im Bereich der Halbleitertechnik kommen für die lithografische Strukturierung zumeist optische Verfahren zum Einsatz, an die auf Grund der Miniaturisierung elektronischer Bauelemente immer höhere Anforderungen gestellt werden. Daher kosten moderne Belichtungsanlagen („Stepper“) mittlerweile bis zu 20 Millionen €, weshalb diese nur im industriellen Maßstab für hohe Durchsätze und Stückzahlen rentabel sind. Da die „Stepper“ zusätzlich die zukünftigen Anforderungen bzgl. des Auflösungsvermögens wahrscheinlich nicht mehr erreichen werden, ist man in der Forschung und Industrie auf der Suche nach Alternativverfahren zur Nanostrukturierung. Zu diesen zählen neben der EUV- und Elektronenstrahl-Lithografie die UV-Nanoimprint-Lithografie (UV-NIL), deren Potential als kostengünstiges Nanostrukturierungsverfahren für elektronische Bauelemente im Rahmen der Arbeit untersucht wurde. Bei der UV-Nanoimprint-Lithografie wird das Auflösungsvermögen maßgeblich durch eine Prägeform bestimmt, deren Relief im optimalen Fall 1:1 in einen Prägelack übertragen wird. Aus diesem Grund wurde der Herstellungsprozesses von Quarzprägeformen optimiert sowie ein neues Konzept entwickelt und umgesetzt, bei dem die Gesamtherstellungskosten von Prägeformen im Vergleich zum etablierten Konzept um eine Größenordnung geringer sind. Um nach einem Prägevorgang eine defektfreie Trennung zwischen ausgehärtetem Prägelack und Prägeform zu erreichen, wurde die Haftung zwischen Prägelacken und verschiedenen Oberflächen (Substrat und Prägeform) optimiert. Dazu wurde die Prägeformoberfläche im Rahmen der Arbeit mit verschiedenen Antihaftschichten modifiziert und mit einer optimalen Kombination aus Antihaftschicht und Prägelack wurden 500 Prägungen ohne Degradation der Antihaftschicht durchgeführt. Entscheidend bei der Haftungsoptimierung waren auch die Entwicklung einer neuen Auswertemethode zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Prägelacken und die Untersuchung der Benetzung von Oberflächen durch Prägelacke. Auf Grund der Erkenntnisse der Arbeit wurde für die Lackaufbringung die Imprintanlage mit einem „Ink-Jet“-System (vorher Eintropfendosierer) erweitert und somit die beim Prägeprozess unvermeidbare Restlackschichtdicke um eine Größenordnung auf 31 nm reduziert. Dies war die Vorraussetzung, um nachfolgende maßgetreue Substratätzprozesse zu entwickeln. Schließlich wurde durch die Strukturierung von Poly-Si Gatefingern mittels UV-NIL und reaktivem Ionenätzen im Rahmen eines n-Kurzkanal MOSFET Prozesses sowie der anschließenden Charakterisierung der Transistoren das Potential der UV-NIL als ein kostengünstiges Nanostrukturierungsverfahren für elektronische Bauelemente demonstriert.
Abstract
Detailed imaging of the three-dimensionally complex architecture of xylary plants is important for studying biological and mechanical functions of woody plants. Apart from common two-dimensional microscopy, X-ray micro-computed tomography has been established as a three-dimensional (3D) imaging method for studying the hydraulic function of wooden plants. However, this X-ray imaging method can barely reach the resolution needed to see the minute structures (e.g. pit membrane). To complement the xylem structure with 3D views at the nanoscale level, X-ray near-field nano-holotomography (NFH) was applied to analyze the wood species Pinus sylvestris and Fagus sylvatica. The demanded small specimens required focused ion beam (FIB) application. The FIB milling, however, influenced the image quality through gallium implantation on the cell-wall surfaces. The measurements indicated that NFH is appropriate for imaging wood at nanometric resolution. With a 26 nm voxel pitch, the structure of the cell-wall surface in Pinus sylvestris could be visualized in genuine detail. In wood of Fagus sylvatica, the structure of a pit pair, including the pit membrane, between two neighboring fibrous cells could be traced tomographically.