DE102007013515A1

DE102007013515A1 - Verfahren zur Erzeugung von nanometerskaligen Gräben mit einfacher optischer Lithographie

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Publication number: DE102007013515A1
Application number: DE102007013515A
Authority: DE
Inventors: Frank-Martin Dr. Petrat; André Dr. Ebbers; Ulrich Prof. Hilleringmann; Karsten Wolff; Sebastian Meyer Zu Hoberge
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-09-25

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines nanoskaligen Grabens, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass (A) auf einem Substrat eine Nanolinie erzeugt wird und anschließend (B) das Substrat und die Nanolinie mit einer Materialschicht beschichtet werden und anschließend (C) die Nanolinie entfernt wird, sowie ein Bauteil, das auf zumindest einer Oberfläche einen nanoskaligen Graben aufweist, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, ein elektronisches Bauteil, das das erfindungsgemäße Bauteil enthält, sowie ein Transistor, eine Diode, ein optoelektronisches Element, ein spintronisches Bauelement, ein photovoltaisches Element, das das erfindungsgemäße elektronische Bauteil enthält, des weiteren die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils für die elektronische und/oder mechanische Kontaktierung nanoskaliger Partikel und für sensorische Schaltungen.

Description

Strukturen mit Abmessungen von weniger als 50 nm lassen sich mit Elektronenstrahllithographie großflächig und reproduzierbar herstellen. Doch ist dieses Verfahren sehr zeitintensiv und teuer.
Nanometerskalige Maskierungen können durch ein ätztechnisches Verfahren erzeugt werden, das 1983 von Flanders entwickelt wurde (D. C. Flanders, J. Vac. Sci. Technol. B1(4), 1983, pp 1105–1108). Horstmann und Hilleringmann entwickelten entwickelten und verfeinerten von 1995 bis 2003 ein Verfahren zur reproduzierbaren Gate-Elektroden-Herstellung in der MOS-Technik (J. T. Horstmann, IEEE Trans. Electron Dev., 45(1), 1998, pp. 299–306). Mit diesem Verfahren werden metallische und dielektrische Schichten strukturiert.
Im Stand der Technik ist jedoch bisher kein Verfahren bekannt, mit dem anstelle nanoskaliger Maskierungen nanoskalige Maskieröffnungen erzeugt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereit zu stellen, das ein oder mehrere Nachteile des Standes der Technik überwindet und die Herstellung ausgedehnter, nanoskaliger Maskieröffnungen erlaubt.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines nanoskaligen Grabens gemäß Anspruch 1.
Es wurde überraschend festgestellt, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der im Stand der Technik seit langen bekannten optischen Lithographie nanoskalige Gräben auf verschiedenen Substraten mit geringen Längsausdehnungen und sehr großen Breitenausdehnungen hergestellt werden können.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten nanoskaligen Gräben können eine Längsausdehnung von 1 bis 100 nm, bevorzugt von 15 bis 50 nm, besonders bevorzugt von 20 bis 30 nm, und eine Breitenausdehnung von 100 nm bis 30 cm aufweisen. Die Begriffe Längsausdehnung bzw. Breitenausdehnung sind an dieser Stelle und im Folgenden im Sinne der Nomenklatur von Kanälen in Transistoren in der dem Fachmann geläufigen Art und Weise zu verstehen, wie in der 1 dargestellt ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung eines nanoskaligen Grabens, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass (A) auf einem Substrat eine Nanolinie erzeugt wird, und anschließend (B) das Substrat und die Nanolinie mit einer Materialschicht beschichtet werden, und anschließend (C) die Nanolinie entfernt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit diesem Verfahren verschiedenartigste Strukturen im nanoskaligen Bereich mit Hilfe der vergleichsweise kostengünstigen und technisch einfacher beherrschbaren optischen Lithographie hergestellt werden können.
Daher ist auch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Bauteil, das auf zumindest einer Oberfläche einen nanoskaligen Graben aufweist, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die geringe Schwankungsbreite der Abmessungen der mit diesem Verfahren erzeugten nanoskaligen Gräben und deshalb auch eine hohe Reproduzierbarkeit der erfindungsgemäßen Bauteile. Diese können eine Vielzahl elektronischer Funktionen auf kostengünstigere Weise bereit stellen, als dies mit dem Stand der Technik bisher möglich ist.
Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Bauteil, das das erfindungsgemäße Bauteil enthält.
Somit ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Transistor, der das erfindungsgemäße elektronische Bauteil enthält.
Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Diode, die das erfindungsgemäße elektronische Bauteil enthält.
Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein optoelektronisches Element, das das erfindungsgemäße elektronische Bauteil enthält.
Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein spintronisches Bauelement, das das erfindungsgemäße elektronische Bauteil enthält.
Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein photovoltaisches Element, das das erfindungsgemäße elektronische Bauteil enthält.
In der aktuellen Forschung sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften nanoskaliger Partikel seit einiger Zeit zu einem Brennpunkt des Interesses geworden. Nach der Vielzahl neu entdeckter Eigenschaften von Nanopartikeln sucht auch die Industrie nach immer neuen Möglichkeiten der wirtschaftlichen Verwertung. Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, aufgrund der relativ einfachen technischen Handhabbarkeit und somit der kostengünstigen Einsetzbarkeit der optischen Lithographie neuartige Einsatzmöglichkeiten für die erfindungsgemäßen elektronischen Bauteile zu eröffnen.
Daher ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils für die elektronische und/oder mechanische Kontaktierung nanoskaliger Partikel.
Ebenfalls ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils für sensorische Schaltungen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsarten beschränkt sein soll.
In dem Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise

(a) auf das Substrat eine Opferschicht mit der Dicke D_(a) aufgebracht werden, und anschließend
(b) auf die Opferschicht eine Schicht Fotolack der Dicke D_(b) aufgebracht werden, und anschließend eine Teilfläche des Fotolacks mittels Kontaktbelichtung gehärtet, und anschließend der nicht belichtete Fotolack vollständig bis zu der Dicke D_(b) entfernt werden, und anschließend
(c) in dieser Teilfläche die Opferschicht vollständig bis zu der Dicke D_(a) entfernt werden, wobei der Rand, R_Opferschicht, dieser Teilfläche mit dem Rand der nach Schritt (b) erhaltenen Teilfläche, R_Fotolack, zusammenfällt, wobei eine Stufe entsteht, und der belichtete Fotolack vollständig entfernt werden, und anschließend
(d) die Teilfläche und die komplementäre Fläche mit einem Strukturmaterial mit der Dicke D_(d) beschichtet werden, wobei auf dem in Schritt (b) und (c) erhaltenen Rand im Bereich der Teilfläche eine Schicht aus Strukturmaterial mit der Dicke D_(a) + D_(d) erhalten wird, und anschließend
(e) dieses Strukturmaterial in der Teilfläche und der komplementären Fläche bis zu einer Dicke D_(e) = D_(a) + D_(d) entfernt werden, wobei ein Rand aus Strukturmaterial der Breite D_(d) erhalten wird, und anschließend
(f) die Opferschicht in der komplementären Fläche bis zu einer Dicke D_(a) entfernt werden,

_(d)

In dem Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise die Metallschicht auf die Teilfläche und die komplementäre Fläche und den nach Schritt (c) des Schrittes (A) erhaltenen Rand mit der Dicke D_M, wobei D_M kleiner D_(e) sein kann, aufgebracht werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn als Substrat ein Material eingesetzt wird, das mit den in den Schritten (a), (b), und (d) eingesetzten Materialien kompatibel ist. Ein Material (1) ist mit einem Material (2), das auf das Material (1) im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebracht wurde, dann kompatibel, wenn die für die Entfernung des Materials (2) eingesetzten Substanzen und/oder Methoden des Standes der Technik ausschließlich das Material (2) entfernen, jedoch die Teilchen, aus denen das Material (1) besteht, nicht abtragen oder beeinflussen.
Bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Materialien eingesetzt, bei denen das Substrat mit jedem im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebrachten Material kompatibel ist. Besonders bevorzugt werden in denn erfindungsgemäßen Verfahren Materialien eingesetzt, bei denen das Substrat mit jeden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebrachten Material und die aufgebrachten Materialien in jeder Kombination miteinander kompatibel sind.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können zu der Entfernung aufgebrachter Materialien bevorzugt Ätzverfahren eingesetzt werden. Die Ätzverfahren sind dem Fachmann bekannt.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wem in dem erfindungsgemäßen Verfahren im Schritt (a) die Opferschicht durch Rakeln, Spin Coating, Abscheiden aus der Gasphase, Abscheiden aus der Flüssigphase, thermisch getriebene Kondensation, oder reaktive Umsetzung von Komponenten an der Oberfläche aufgebracht wird. Bevorzugt kann im Schritt (a) die Opferschicht durch Abkühlen des Substrates auf die Oberfläche aufgebracht werden.
Vorzugsweise kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Opferschicht in einer Dicke D_(a) von 150 bis 500 nm, besonders bevorzugt von 200 bis 400 nm, ganz besonders bevorzugt von 250 bis 300 nm aufgebracht werden.
Als Opferschicht kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren jedes beliebige Material eingesetzt werden, vorzugsweise ein Material, das ausgewählt ist aus SiO₂, Siliziumnitrid, Si, Metalle, Fotolacke, Polymere, ausgewählt aus Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid, Polyamid 12, Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylenterephtalat (PET), oder ein Gemisch dieser Materialien.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann im Schritt (b) der Fotolack vorzugsweise durch Rakeln, Spin Coating, Abscheiden aus der Gasphase, Spray-Coating, durch Druckprozesse, ausgewählt aus Flexodruck, Offset-Druck, Ink-Jet Druck, oder Gravurdruck aufgebracht werden. Es kann vorteilhaft sein, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fotolack in einer Dicke D_(b) von 150 bis 500 nm, bevorzugt von 200 bis 400 nm, besonders bevorzugt von 250 bis 350 nm aufgebracht wird.
Als Fotolack kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren jedes im Stand der Technik bekannte Material eingesetzt werden, besonders bevorzugt Fotolack Clariant AZ5214E, erhältlich bei Clariant Produkte GmbH, D-65203 Wiesbaden.
Der Fotolack kann in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise anisotropes Ätzen mit reaktiven Ionen, besonders bevorzugt das dem Fachmann bekannte „Reaktive Ionen-Ätzen" (Reactive Ion Etching), ganz besonders bevorzugt Reactive Ion Etching mit senkrechten Ionen-Beschuß, umfassen, wobei eine Teilfläche mit scharfem Rand R_Fotolack erhalten wird.
Weiterhin kann es in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft sein, wenn beim gerichteten Ätzen in Schritt (b) Ionen der Gase, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa, bevorzugt von 0,05 bis 5 Pa, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Pa eingestellt wird. Die Auswahl des Gases oder des Gasgemisches ist dem Fachmann bekannt und hängt von dem zu ätzenden Material ab. Vorzugsweise kann ein Gas oder Gasgemisch gewählt werden, wobei die Selektivität in Bezug auf das zu ätzende Material maximal wird. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Gas oder Gasgemisch eingesetzt werden, dessen Selektivität auf einem Bereich von 1,5:1 bis 10:1, bevorzugt von 3:1 bis 7:1 liegt.
Das Entfernen der Opferschicht zur Erzeugung der Teilfläche in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise anisotropes Ätzen umfassen, wobei die nach Schritt (b) und vor Schritt (c) erhaltene Struktur übrig bleibt. Der Vorteil dieses Verfahrensschrittes besteht darin, dass eine Teilfläche mit scharfem Rand R_Opferschicht erhalten werden kann, die mit R_Fotolack zusammenfällt.
Beim anisotropen Ätzen in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn Ionen aus den Gasen, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa, bevorzugt von 0,05 bis 5 Pa, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Pa eingestellt wird. Die Auswahl des Gases oder des Gasgemisches ist dem Fachmann bekannt und hängt von dem anisotrop zu ätzenden Material ab. Vorzugsweise kann ein Gas oder Gasgemisch gewählt werden, wobei die Selektivität in Bezug auf das anisotrop zu ätzende Material maximal wird. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kam ein Gas oder Gasgemisch eingesetzt werden, dessen Selektivität auf einem Bereich von 1,5:1 bis 10:1, bevorzugt von 3:1 bis 7:1 liegt.
Vorzugsweise kann in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Beschichtung mit dem Strukturmaterial Sputtern, Abscheiden aus der Gasphase, Abscheiden aus der Flüssigphase, thermisch getriebene Kondensation, reaktive Umsetzung von Komponenten an der Oberfläche, oder eine Kombination dieser Schritte umfassen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Strukturmaterial vorteilhaft in einer Dicke D_(d) von 1 bis 100 nm, bevorzugt von 5 bis 90 nm, besonders bevorzugt von 10 bis 80 nm, ganz besonders bevorzugt von 20 bis 70 nm, weiterhin besonders bevorzugt von 30 bis 60 nm, ganz besonders bevorzugt von 40 bis 50 nm aufgebracht werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Strukturmaterial ein Material, ausgewählt aus SiO₂, Si₃N₄, Metalle, Metalloxide, Si, Metall-Stickstoff Verbindungen, Halbmetalle, oder ein Gemisch dieser Materialien eingesetzt wird.
Das Entfernen des Strukturmaterials in Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise Plasmaätzen umfassen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn beim Plasmaätzen in Schritt (e) Ionen aus Gasen, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa, bevorzugt von 0,05 bis 5 Pa, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Pa eingestellt wird. Die Auswahl des Gases oder des Gasgemisches ist dem Fachmann bekamt und hängt von dem zu plasmaätzenden Material ab. Vorzugsweise kann ein Gas oder Gasgemisch gewählt werden, wobei die Selektivität in Bezug auf das zu plasmaätzende Material maximal wird. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Gas oder Gasgemisch eingesetzt werden, dessen Selektivität auf einem Bereich von 1,5:1 bis 10:1, bevorzugt von 3:1 bis 7:1 liegt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Strukturmaterial vorzugsweise bis zu einer Dicke D_(e) von 1 bis 100 nm, bevorzugt von 5 bis 90 nm, besonders bevorzugt von 10 bis 80 nm, ganz besonders bevorzugt von 20 bis 70 nm, weiterhin besonders bevorzugt von 30 bis 60 nm, ganz besonders bevorzugt von 40 bis 50 nun entfernt werden.
Vorzugsweise kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Entfernen der Opferschicht in Schritt (f) Plasmaätzen umfassen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn beim Plasmaätzen in Schritt (f) Ionen aus Gasen, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa, bevorzugt von 0,05 bis 5 Pa, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Pa eingestellt wird. Die Auswahl des Gases oder des Gasgemisches ist dem Fachmann bekannt und hängt von dem zu plasmaätzenden Material ab. Vorzugsweise kam ein Gas oder Gasgemisch gewählt werden, wobei die Selektivität in Bezug auf das zu plasmaätzende Material maximal wird. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Gas oder Gasgemisch eingesetzt werden, dessen Selektivität auf einem Bereich von 1,5:1 bis 10:1, bevorzugt von 3:1 bis 7:1 liegt.
Im Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn die Materialschicht durch gerichtete Bedampfung mit Ionen und/oder Teilchen aus Metallen und/oder Halbmetallen, ausgewählt aus Au, Ni, Ti, Si, SiO2, Teilchen und/oder Ionen des Substratmaterials, oder ein Gemisch dieser Ionen und/oder Teilchen aufgebracht wird. Wenn im Schritt (B) die Materialschicht durch gerichtete Bedampfung mit Ionen und/oder Teilchen Ti oder Ni aufgebracht wird, kann diese Ti oder Ni enthaltende Schicht vorteilhaft als Haftvermittler für eine weitere Materialschicht eingesetzt werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn die Materialschicht in einer Dicke D_M von 30 bis 100 nm, bevorzugt von 30,5 bis 50 nm aufgebracht wird. Weiterhin kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Materialschicht vorzugsweise in einer Dicke D_M aufgebracht sein, wobei die nach Schritt (f) und vor Schritt (B) erhaltene Nanolinie einen Überstand, gleichbedeutend mit D_(a) > D_M, aufweist.
Im Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Nanolinie bevorzugt durch nasschemisches Ätzen oder lift-off entfernt werden. Besonders bevorzugt kann im Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Nanolinie durch Lift-off entfernt werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren für das nasschemische Ätzen der Nanolinie Flüssigkeiten, ausgewählt aus verdünnter Fluorsäure, bevorzugt Fluorsäre mit einer Konzentration von 1%, besonders bevorzugt gepufferte Fluorsäure, ganz besonders bevorzugt mit NH₄F gepufferte Fluorsäure eingesetzt werden.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren das nasschemische Ätzen oder der lift-off der Nanolinie während einer Zeitdauer von 1 bis 100 s, bevorzugt von 1 bis 10 s, und bei einer Temperatur von 0°C bis 200°C, bevorzugt von 10°C bis 170°C, besonders bevorzugt von 20°C bis 150°C, ganz besonders bevorzugt von 40°C bis 100°C durchgeführt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Bauteil, das auf zumindest einer Oberfläche einen nanoskaligen Graben aufweist, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Bauteil eine Längsausdehnung D_(d) des nanoskaligen Grabens von 1 bis 100 nun, bevorzugt von 15 bis 50 nm, besonders bevorzugt von 20 bis 30 nm aufweisen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Bauteil eine Breitenausdehnung des nanoskaligen Grabens von 100 nm bis 30 cm, bevorzugt von 1000 nm bis 15 cm, besonders bevorzugt von 100 μm bis 10 cm, ganz besonders bevorzugt von 1 nm bis 1 cm aufweisen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Bauteil eine Tiefe des nanoskaligen Grabens von 5 nm bis 100 nm, bevorzugt 10 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 30,5 nm, ganz besonders bevorzugt von 25 bis 30 nm aufweisen.
Die Schwankung der Längsausdehnung des nanoskaligen Grabens über die Breitenausdehnung des erfindungsgemäßen Bauteils kann vorzugsweise von 0 bis 20%, bevorzugt von 2 bis 10%, und die Schwankung der Tiefenausdehnung des nanoskaligen Grabens über die Breitenausdehnung von 0 bis 10%, bevorzugt von 2 bis 8% betragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- D. C. Flanders, J. Vac. Sci. Technol. B1(4), 1983, pp 1105–1108 [0002]
- J. T. Horstmann, IEEE Trans. Electron Dev., 45(1), 1998, pp. 299–306 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines nanoskaligen Grabens, dadurch gekennzeichnet, dass (A) auf einen Substrat eine Nanolinie erzeugt wird, und anschließend (B) das Substrat und die Nanolinie mit einer Materialschicht beschichtet werden, und anschließend (C) die Nanolinie entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (A) (a) auf das Substrat eine Opferschicht mit der Dicke D_(a) aufgebracht wird, und anschließend (b) auf die Opferschicht eine Schicht Fotolack der Dicke D_(b) aufgebracht wird, und anschließend eine Teilfläche des Fotolacks mittels Kontaktbelichtung gehärtet, und anschließend der nicht belichtete Fotolack vollständig bis zu der Dicke D_(b) entfernt wird, und anschließend (c) in dieser Teilfläche die Opferschicht vollständig bis zu der Dicke D_(a) entfernt wird, wobei der Rand, R_Opferschicht, dieser Teilfläche mit dem Rand der nach Schritt (b) erhaltenen Teilfläche, R_Fotolack, zusammenfällt, wobei eine Stufe entsteht, und der belichtete Fotolack vollständig entfernt wird, und anschließend (d) die Teilfläche und die komplementäre Fläche mit einem Strukturmaterial mit der Dicke D_(d) beschichtet wird, wobei auf dem in Schritt (b) und (c) erhaltenen Rand im Bereich der Teilfläche eine Schicht aus Strukturmaterial mit der Dicke D_(a) + D_(d) erhalten wird, und anschließend (e) dieses Strukturmaterial in der Teilfläche und der komplementären Fläche bis zu einer Dicke D_(e) = D_(a) + D_(d) entfernt wird, wobei ein Rand aus Strukturmaterial der Breite D_(d) erhalten wird, und anschließend (f) die Opferschicht in der komplementären Fläche bis zu einer Dicke D_(a) entfernt wird, wobei die Nanolinie erhalten wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (B) die Metallschicht auf die Teilfläche und die komplementäre Fläche und den nach Schritt (c) erhaltenen Rand mit der Dicke D_M, wobei D_M < D_(e), aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat ein Material eingesetzt wird, das mit den in den Schritten (a), (b), und (d) eingesetzten Materialien kompatibel ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a) die Opferschicht durch Rakeln, Spin Coating, Abscheiden aus der Gasphase, Abscheiden aus der Flüssigphase, thermisch getriebene Kondensation, oder reaktive Umsetzung von Komponenten an der Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferschicht in einer Dicke D_(a) von 150 bis 500 nm aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass als Opferschicht ein Material, ausgewählt aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Silizium, Metalle, Fotolacke, Polymere, ausgewählt aus PMMA, Polyimid, Polyamid 12, PEEK, PET, oder ein Gemisch dieser Materialien eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b) der Fotolack durch Rakeln, Spin Coating, Abscheiden aus der Gasphase, Spray-Coating, durch Druckprozesse, z. B. Flexodruck, Offset-Druck, Ink-Jet Druck, Gravurdruck, aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotolack in einer Dicke D_(b) von 150 bis 500 nm aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Anspreche 2–9, dadurch gekennzeichnet, dass als Fotolack ein Material, ausgewählt aus Clariant AZ5214E eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Fotolacks in Schritt (b) anisotropes Ätzen mit reaktiven Ionen umfasst, wobei eine Teilfläche mit scharfem Rand R_Fotolack erhalten wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–11, dadurch gekennzeichnet, dass beim gerichteten Ätzen in Schritt (b) Ionen der Gase, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Opferschicht zur Erzeugung der Teilfläche in Schritt (c) anisotropes Ätzen umfasst, wobei die nach Schritt (b) und vor Schritt (c) erhaltene Struktur übrig bleibt.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–13, dadurch gekennzeichnet, dass beim anisotropen Ätzen in Schritt (c) Ionen aus den Gasen, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) die Beschichtung mit dem Strukturmaterial Sputtern, Abscheiden aus der Gasphase, Abscheiden aus der Flüssigphase, thermisch getriebene Kondensation, reaktive Umsetzung von Komponenten an der Oberfläche, oder eine Kombination dieser Schritte umfasst.
Verfahren nach zumindest einen der Ansprüche 2–15, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturmaterial in einer Dicke D_(d) von 1 bis 100 nm aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–16, dadurch gekennzeichnet, dass als Strukturmaterial ein Material, ausgewählt aus SiO₂, Si₃N₄, Metalle, Metalloxide, Si, Metall-Stickstoff Verbindungen, oder ein Gemisch dieser Materialien eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen des Strukturmaterials in Schritt (e) Plasmaätzen umfasst.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–18, dadurch gekennzeichnet, dass beim Plasmaätzen in Schritt (e) Ionen aus Gasen, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–19, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturmaterial bis zu einer Dicke D_(e) von 1 bis 100 nm entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Opferschicht in Schritt (f) Plasmaätzen umfasst.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 2–21, dadurch gekennzeichnet, dass beim Plasmaätzen in Schritt (f) Ionen aus Gasen, ausgewählt aus CF₄, SF₆, CHF₃, O₂, Ar, SiCl₄, oder ein Gemisch dieser Gase eingesetzt werden, und ein Druck von 10^–2 bis 10 Pa eingestellt wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (B) die Materialschicht durch gerichtete Bedampfung mit Ionen und/oder Teilchen aus Metallen und/oder Halbmetallen, ausgewählt aus Au, Ni, Ti, Teilchen und/oder Ionen des Substratmaterials, oder ein Gemisch dieser Ionen und/oder Teilchen aufgebracht wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 3–23, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht in einer Dicke D_M von 30 bis 100 nm aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (C) die Nanolinie durch nasschemisches Ätzen oder lift-off entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass für das nasschemische Ätzen der Nanolinie Flüssigkeiten, ausgewählt aus verdünnter Fluorsäure, oder ein Gemisch dieser Flüssigkeiten eingesetzt werden.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das nasschemische Ätzen oder der lift-off der Nanolinie während einer Zeitdauer von 1 bis 100 s, bevorzugt von 1 bis 10 s, und bei einer Temperatur von 0°C bis 200°C durchgeführt wird.
Bauteil, das auf zumindest einer Oberfläche einen nanoskaligen Graben aufweist, der mit einem Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 27 erhalten wird.
Bauteil nach Anspruch 28 mit einer Längsausdehnung D_(d) des nanoskaligen Grabens von 1 bis 100 nm, bevorzugt von 15 bis 50 nm.
Bauteil nach zumindest einem der Ansprüche 28 oder 29 mit einer Breitenausdehnung des nanoskaligen Grabens von 100 nm bis 30 cm.
Bauteil nach zumindest einem der Ansprüche 28 oder 29 mit einer Tiefe des nanoskaligen Grabens von 5 nm bis 100 nm.
Bauteil nach zumindest einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Schwankung der Längsausdehnung des nanoskaligen Grabens über die Breitenausdehnung von 0 bis 20%, und die Schwankung der Tiefenausdehnung des nanoskaligen Grabens über die Breitenausdehnung von 0 bis 10% liegt.
Elektronisches Bauteil, enthaltend das Bauteil nach zumindest einem der Ansprüche 28 bis 32.
Transistor, enthaltend das elektronische Bauteil nach Anspruch 33.
Diode, enthaltend das elektronische Bauteil nach Anspruch 33.
Optoelektronisches Element, enthaltend das elektronische Bauteil nach Anspruch 33.
Spintronisches Bauelement, enthaltend das elektronische Bauteil nach Anspruch 33.
Photovoltaisches Element, enthaltend das elektronische Bauteil nach Anspruch 33.
Verwendung des Bauteils nach zumindest einem der Ansprüche 28 bis 32 für die elektronische und/oder mechanische Kontaktierung nanoskaliger Partikel.
Verwendung des Bauteils nach zumindest einem der Ansprüche 28 bis 32 für sensorische Schaltungen.