Maskenlose Lithografie: digital und dynamisch
Mithilfe der direktschreibenden Lithografie lassen sich Mikro- und Nanostrukturen erzeugen. Dabei wird ein digitales Layout durch einen spezifischen Prozess in Mikrostrukturen auf ein Substrat übertragen, wobei keine Fotomaske benötigt wird.
Bild 1. Einsatzgebiete der direktschreibenden Lithografie
Abhängig vom bildgebenden Verfahren unterscheidet man zwischen Elektronenstrahl- und Laserlithografie sowie neueren Verfahren, wie zum Beispiel der Thermal Probe Lithography (thermisch aktivierte Sondenlithografie). Die Elektronenstrahl- und die Laserlithografie sind seit Jahrzehnten etabliert. Erstere wird für die Erzeugung von Nanostrukturen verwendet, während die direktschreibende Laserlithografie kleinstmögliche Strukturen bis etwa 300 nm ermöglicht. Gerade in diesem Fall hat sich in den letzten Jahren ein enormer technischer Fortschritt vollzogen (Bild 1).
Von der Fotomaske zur Mikrofabrikation
Eine der Hauptanwendungen der direktschreibenden Laserlithografie war viele Jahre lang die Herstellung von Fotomasken, auch Reticles genannt. Fotomasken sind hochpräzise Vorlagen, wobei die auf der Maske abgebildeten Strukturen mit hohem Durchsatz auf dem Substrat repliziert werden. Verfahren, die auf diesem Prinzip beruhen, bezeichnet man deshalb auch als maskenbasierte Technologien. Typische Vertreter dieser Gattung sind zum einen Mask Aligner – sehr simple Systeme, die das auf der Fotomaske befindliche Muster durch Schattenwurf auf das Substrat abbilden. Zum anderen handelt es sich um Stepper, die die Strukturen auf der Fotomaske verkleinert auf das Substrat projizieren (Bild 2). Bei all diesen Verfahren ist die Fotomaske das bildgebende, zentrale Element. Ihre Herstellung erfordert deshalb besonders hohe Präzision, sodass die direktschreibende Lithografie eine ideale Technologie für die Fotomaskenproduktion darstellt. [...]
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