DE102009046756A1 - Verfahren zur Herstellung von regelmäßigen Nanostrukturen auf Festkörperoberflächen - Google Patents

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Thomas Dr. Bobek
Namil Koo
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von regelmäßigen Nanostrukturen auf einer Festkörperoberfläche durch Bestrahlen der Oberfläche (40) mit beschleunigten Ionen und daraus resultierendes Abtragen von Material des Festkörpers (30) aus der Oberfläche (40), wobei diese Bestrahlung so durchgeführt wird, dass ein Selbstorganisations-Prozess auf der Oberfläche (40) des Festkörpers (30) auftritt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Bestrahlen auf die Festkörperoberfläche (40) ein Relief (34) aufgebracht wird, das Abmessungen im Submikrometerbereich aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von regelmäßigen Nanostrukturen auf einer Festkörperoberfläche durch Bestrahlen dieser Oberfläche mit beschleunigten Ionen und daraus resultierendes Abtragen von Material des Festkörpers aus der Oberfläche. Ein derartiges Verfahren ist aus DE 199 32 880 A1 vorbekannt.
  • Ziel ist ein Herstellen von regelmäßigen Strukturen im Nanometerbereich, insbesondere periodisch angeordneten Erhebungen. Typische Größen derartiger Strukturen liegen im Bereich einiger nm bis einiger 10 nm. Die Strukturen können außergewöhnliche elektronische und/oder optische Eigenschaften zeigen. Hierzu gehören auch Quantenpunkte, die etwa durch Anwenden des Verfahrens der eingangs genannte Art auf einen Halbleiter erhalten werden, der zuvor mit einer dünnen vergrabenen Schicht (buried layer) versehen wurde, welche nach dem Bestrahlen eine Schicht innerhalb der Erhebung bildet.
  • Nach dem Bestrahlen mit beschleunigten Ionen, auch als Sputtern und Ionen-Bombardieren bezeichnet, liegt in der Oberfläche des Festkörpers ein charakteristisches Muster vor. Wie hierzu im Einzelnen vorgegangen wird, ergibt sich aus den folgenden Aufsätzen:
    • 1.) T. Bobek et al., "Temporal evolution of dot patterns during ion sputtering", Phys. Rev. B 68, 85323 (2003).
    • 2.) T. Bobek et al., "Self Organized Hexagonal Patterns of Independent Magnetic Nanodots", Advanced Materials 19, Issue 24, p4375 (2007).
    • 3.) Malherbe, J. B.; Lakner, H.; Gries, W. H.: Composition and Structure of Ion-bombardment-induced Growth Cones an InP In: Surface and Interface Analysis, Vol. 17, 719–725 (1991).
    • 4.) Chini, T. K. et al.: Monocrystalline InP Surface normally sputtered with Ar+: SEM and TEM observations In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 95 (1995) 313–318.
    • 5.) Demanet C. M.; Vijaya Sankar, K.; Malherbe, J. B.: Atomic Force Microscopy Investigation of Ion-Bombarded InP : Effect of Angle of Ion Bombardment: In: Surface and Interface Analysis, Vol. 24, 503–510 (1996).
  • In der eingangs genannten DE-Schrift und diesen Aufsätzen sind auch typische Verfahrensparameter angegeben, die Stand der Technik sind. Diese gehören zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung.
  • Die daraus ersichtlichen Methoden verwenden Selbstorganisations-Prozesse, um Nanostrukturen zu erzeugen. Durch großflächige Bestrahlung unter gezielten Bedingungen von Festkörperoberflächen, insbesondere Halbleiteroberflächen, mit beschleunigten Ionen ist man in der Lage, durch Ionen-Erosion ein regelmäßiges Muster von Erhebungen zu generieren mit Strukturgrößen von etwa 15 bis 80 nm. Es wird eine Nahordnung erreicht, zumeist eine hexagonale Nahordnung, sie erstreckt sich etwa über 10 Perioden der Nanostrukturen. Es wurde auch schon eine Fernordnung der Nanomuster gezeigt, eine Kontrolle über die Position einzelner oder weniger Strukturen ist allerdings nicht möglich. Die Größe und die Periodenlänge des regelmäßigen Musters der Nanostruktur lassen sich separat über die Strahldauer und die verwendete Ionen-Energie einstellen.
  • Eine Ionenbestrahlung wirkt abrasiv, also abtragend. Sie wird daher manchmal auch als Sandstrahlverfahren im Nanobereich angesehen. Zudem kann eine Ionenbestrahlung einen Selbstorganisationsprozeß hervorrufen, allerdings führt nicht jede Ionenbestrahlung zu einem Selbstorganisationsprozess. Um diesen zu erreichen, müssen mehrer Parameter aufeinander abgestimmt werden, so im Allgemeinen: Die Ionenenergie der verwendeten Ionen, die Flussdichte dieser Ionen, das Material des Festkörpers und seine Temperatur, die Atomsorte der verwendeten Ionen, denn je näher die Masse der bombardierenden Ionen der Masse der Atome des Festkörpers ist, umso effektiver erfolgt das Herausschlagen der Atome des Festkörpers. Man kann somit ätzen, ohne Nanostrukturen zu erzeugen. Werden jedoch konkrete Verfahrensparameter eingehalten, so erreicht man, neben dem Abtragen von Material, auch Selbstorganisations-Prozesse.
  • Insgesamt ist man z. Zt. nicht in der Lage, mit Selbstorganisations-Methoden eine Nanostruktur auszubilden, die in größerem Maßstab regelmäßig ist. Insbesondere ist man nicht in der Lage, eine möglichst auch noch getrennte Kontrolle über die Größe der Strukturen, die Ordnung untereinander und die absoluten Positionen zu erreichen. Zudem können die bisher bekannten Prozesse nur in einer sehr speziellen Materialklasse angewendet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine massiv parallele Herstellungsmethode anzugeben, die in der Lage ist, Oberflächen mit geordneten Mustern von Nanostrukturen zu erstellen. Dabei soll möglichst auch eine räumliche Eingrenzung der zu strukturierenden Flächen erreicht werden, um eine Kontrolle über die Position der einzelnen Nanostrukturen zu erhalten.
  • Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass vor dem Bestrahlen auf die Festkörperoberfläche ein Relief aufgebracht wird, das Abmessungen im Submikrometerbereich aufweist.
  • Mit Hilfe dieses Verfahrens ist eine massiv parallele Herstellung von Nanostrukturen (Erhebungen) auf insbesondere Halbleiteroberflächen möglich, es werden laterale Abmessungen ≤ 50 nm und Höhen von etwa 10–50 nm erreicht.
  • Wie im Stand der Technik wird ein Selbstorganisations-Prozess durchgeführt, der aber nun auf das zuvor aufgebrachte Relief angewendet wird. Dieser Ionen-Erosions-Prozess besteht wie im Stand der Technik in der großflächigen Bestrahlung der Oberfläche mit beschleunigten Ionen, beispielsweise Argon-Ionen unter Bedingungen, für die man einen Selbstorganisations-Prozess erwarten kann und wie er auf glatten Oberflächen in bekannter Weise zur Entstehung von Nanomustern führt, die aus hexagonal angeordneten Erhebungen mit einer Höhe von etwa 20 nm und einer Breite von etwa 15–80 nm bestehen. Der Abstand der einzelnen Erhebungen untereinander lässt sich bekanntlich durch die Variation der Ionen-Energie einstellen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Ionen-Bestrahlung nun auf die mit dem Relief versehene Oberfläche angewandt. Durch die Ionen-Bestrahlung wird auch das Relief mit der Zeit mehr und mehr abgetragen und wird das Profil des Reliefs mehr oder weniger in das darunter liegende Festkörpermaterial übertragen. Dabei werden die vom Relief vorgegebenen Linien bzw. Streifen aufgespalten mit derselben charakteristischen Periodenlänge, die bei der Bestrahlung von nicht mit einem Relief versehenen Oberflächen beobachtet wird. Die zuvor geschlossenen Linien des Reliefs werden zu Ketten aus Nanostrukturen umgewandelt, die je nach Wahl der Breite der Linien eine oder mehrere Nanostrukturen nebeneinander aufweisen.
  • Das Relief liegt vorzugsweise als festes Material auf der Oberfläche des Festkörpers und ist mit dieser verbunden. Vorzugsweise wird die Bestrahlung mit Ionen so durchgeführt, dass nach der Bestrahlung das Material des Reliefs vollständig entfernt ist. Zumindest ist das Relief nach der Bestrahlung in den dünneren Bereich entfernt, während dickere Bereiche noch in allerdings reduzierter Dicke weiter vorliegen können.
  • Das Relief hat vorzugsweise eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche. Die erste Oberfläche hat einen größeren Abstand von der Oberfläche des Festkörpers als die zweite Oberfläche. Es ist in einer Verbesserung möglich, dass die zweite Oberfläche mit der Oberfläche des Festkörpers zusammenfällt. Die zweite Oberfläche kann sich in einer geringen Entfernung von der Oberfläche des Festkörpers befinden. Die erste Oberfläche befindet sich dagegen in einem Abstand von mindestens 30 nm, vorzugsweise mindestens 50 nm.
  • Bei der Bestrahlung mit Ionen werden die Bereiche unterhalb der ersten Oberfläche länger geschützt als die Bereiche unterhalb der zweiten Oberfläche. Sobald das Material des Reliefs unterhalb der zweiten Oberfläche mehr oder weniger abgetragen ist, werden zweite Bereiche, die sich zuvor unterhalb der zweiten Oberfläche befanden, strukturiert. Mit zeitlicher Verzögerung werden anschließend erste Bereiche strukturiert, unter denen sich die erste Oberfläche befunden hat, nämlich dann, wenn auch dort das Material des Reliefs ausreichend weit abgetragen ist. Wenn dies der Fall ist, ist die Reliefstruktur in das Volumen des Festkörpers eingearbeitet. Die zweiten Bereiche liegen nun aufgrund der Bestrahlung tiefer als vor der Bestrahlung, sie liegen nun unterhalb der ungestörten Oberfläche des Festkörpers. Es liegt dann ein Höhenunterschied zwischen den zweiten Bereichen und den ersten Bereichen vor.
  • Zur Herstellung des Reliefs können beliebige Materialien auf die Oberfläche des Festkörpers aufgebracht werden. Das Relief sollte Abmessungen im Submikrometerbereich haben. Vorzugsweise hat es Linien bzw. Streifen, die eine geringe Breite von z. B. 100 nm und eine demgegenüber deutlich größere Länge haben. Damit sind Verfahren zur Aufbringung des Reliefs notwendig, die dies leisten. In besonders vorzugsweiser Weiterbildung der Erfindung wird das Relief durch ein so genanntes Nano-Imprint-Verfahren hergestellt. Hierzu wird verwiesen auf die Offenbarungen in:
    • [1] M. Otto, H. Kurz, et al., „Dimensional stability in Step & repeat UV-nanoimprint lithography", Microelectronic Engineering 84, p980 (2007).
    • [2] Namil Koo, Heinrich Kurz et al., „Improved mold fabrication for the definition of high quality nanopatterns by Soft UV-Nanoimprint lithography using diluted PDMS material", Microelectronic Engineering 84, Issues 5–8, p904 (2007).
  • Diese Offenbarungen gehören zu Inhalt der Anmeldung. Zudem wird vollinhaltlich auf den Inhalt der älteren DE-Anmeldung 10 2008 041 623 vom 27. August 2008, angemeldet für die AMO GmbH, verwiesen, der dortige Offenbarungsgehalt gehört vollinhaltlich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung.
  • Bei dem Nanoprint-Verfahren wird ein spezieller Stempel verwendet, der im Wesentlichen ein Negativrelief des zu erstellenden Reliefs aufweist. Jedenfalls soll der Stempel höher liegende und tiefer liegende Flächen aufweisen, die möglichst dem zu erstellenden Relief ähnlich sind. Es wird dann ein fließfähiges Resist, beispielsweise ein UV-härtbarer Lack, auf die Oberfläche des Festkörpers, auf die strukturierte Oberfläche des Stempels oder auf die Oberfläche eines Trägers aufgebracht. Der Stempel wird auf die Oberfläche des Festkörpers aufgedrückt, dabei wird das Resist-Material ggf. übertragen, jedenfalls strukturiert. Nachdem der Kontakt zwischen Stempel und Festkörperoberfläche festgestellt ist, wird das Resist-Material ausgehärtet. Der Stempel wird danach entfernt. Das Relief ist erstellt.
  • Die oben genannte DE-Patentanmeldung 10 2008 041 623 beschreibt Verbesserungen des Druckverfahrens, auf die hier auch Bezug genommen wird.
  • Aus der US 2007059497 A1 ist bekannt, ein derart hergestelltes Relief, also eine Nano-Struktur, durch Ätzen in das Volumen des Festkörper zu übertragen. Gegebenenfalls wird verbleibendes Resist-Material durch ein geeignetes Lösungsmittel oder dergleichen entfernt. Es liegt dann ein Relief in der Oberfläche des Festkörpers vor, allerdings nun in einem Material, das mit dem des Festkörpers identisch ist. Auf den so strukturierten Festkörper kann nun der nachfolgende Schritt des Bestrahlens mit Ionen angewendet werden, man erhält ein Ergebnis, wie es zuvor für ein Relief aus einem Photolack beschrieben wurde.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen des Verfahrens, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Folgenden näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
  • 1: eine schematische, schnittbildliche Ansicht eines mit Resist beschichteten Trägers und darüber eines Stempels,
  • 2: die Darstellung wie 1, jedoch ist nunmehr der Stempel in die Oberfläche des flüssigen Resists eingetaucht,
  • 3: die Darstellung wie 2, jedoch ist nunmehr der Stempel, der nun mit Resist gefüllt ist, vom Träger, auf dem sich ebenfalls Resist befindet, getrennt,
  • 4: eine Darstellung wie 3, jedoch ist der Stempel nach 3 nunmehr oberhalb eines Festkörpers,
  • 5: die Darstellung wie 4, jedoch ist nunmehr der mit Resist gefüllte Stempel mit der Oberfläche des Festkörpers in Kontakt gebracht, weiterhin erfolgt eine UV-Bestrahlung, wodurch das Resist-Material gehärtet wird,
  • 6: eine Darstellung gemäß 5, jedoch ist nunmehr der Stempel nach oben abgezogen, es verbleit ein Relief an Resist auf dem Festkörper,
  • 7: eine Darstellung wie 6, jedoch nunmehr ohne Stempel, die Reliefstruktur mit darunter befindlichem Festkörper wird nun mit Argon-Ionen großflächig bestrahlt, gezeigt ist der Zustand zu Beginn der Bestrahlung,
  • 8: eine Darstellung des Festkörpers nach 8 nach der Bestrahlung, der nun eine nanostrukturierte Oberfläche mit ersten Bereichen und den zweiten Bereichen aufweist.
  • 9: eine Darstellung ähnlich 8, jedoch ist nunmehr der Schritt des Ionenätzens nicht so weit durchgeführt worden, dass das Resist-Material vollständig entfernt wurde, also auch oberhalb der ersten Bereiche entfernt wurde, vielmehr ist lediglich das Resist-Material oberhalb der zweiten Bereiche entfernt, dort liegt ein moduliertes Oberflächenprofil vor, auch als Erhebungen bzw. Berge bezeichnet, weiterhin ist eine vergrabene Schicht gezeigt und
  • 10: eine Draufsicht auf die Oberfläche des Festkörpers ähnlich wie in 9, nunmehr liegen die ersten Oberflächen und zweiten Oberflächen als Ringe vor.
  • Die Figuren sind schematisch, sie sind nicht maßstäblich.
  • In der Darstellung nach 1 ist ein Träger 20 mit einem fließfähigen, UV-härtbarem Lack, im Folgenden Resist genannt, gleichmäßig beschichtet, für die Beschichtung kommen Verfahren nach dem Stand der Technik in Betracht, beispielsweise ein Schleuderverfahren. Die Schicht 22 befindet sich auf dem Träger 20. Oberhalb ist ein Stempel 24 dargestellt, der herangeführt wird, siehe Pfeil, er hat ein Negativrelief mit Erhöhungen und Vertiefungen, es ist im Nanobereich strukturiert. Beispielsweise liegt die lichte Weite zwischen den streifenförmig vorliegenden Erhöhungen bei 100 nm oder 200 nm.
  • 2 zeigt nun den Kontakt des Stempels 24 mit der Schicht 22. Der Stempel 24 wird ist diese Schicht 22 hineingedrückt, dadurch wird das Negativrelief gefüllt, wie aus 2 ersichtlich ist.
  • Anschließend wird nun, wie in 3 dargestellt, der Stempel 24 wieder vom Träger 20 getrennt, siehe Pfeil, bei diesem Trennschritt verbleibt am Stempel 24 ein erster Teil 26 der Schicht 22. Der Rest der Schicht 22 verbleibt als zweiter Teil 28 auf dem Träger 20. Der Träger 20 wird nun entfernt, er wird nicht weiter benötigt.
  • Der im Schritt 3 erhaltene, gefüllte Stempel 24, der den ersten Teil 26 trägt, wird nun einer Oberfläche (40) eines Festkörpers 30 genähert, siehe Pfeil, es handelt sich beispielsweise um GaSb.
  • Im nächsten Schritt gemäß 5 ist der Kontakt zwischen dem gefüllten Stempel 24 und dem Festkörpers 30 hergestellt, es wird durch den Stempel 24, der entsprechend ausgebildet ist, UV-Licht auf den ersten Teil 26 zur Wirkung gebracht, wodurch dieser aushärtet. Er ist in Kontakt mit der Oberfläche des Festkörpers 30.
  • Im nächsten Schritt, wie die 6 zeigt, ist nun der Stempel 24 entfernt, siehe Pfeil, er ist im Zustand wie in 1. Auf dem Festkörper 30 befindet sich nun ein Relief 34. Es ist definiert durch eine erste Oberfläche 36 und eine zweite Oberfläche 38 und möglichst steilwandige Übergänge dazwischen, hier idealisiert vertikal dargestellt. Die zweite Oberfläche 38 ist einer Oberfläche 40 des Festkörpers 30 näher als die erste Oberfläche 36. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der zweiten Oberfläche 38 und der Oberfläche 40 etwa 10 nm. Der Abstand der Oberfläche 40 zur ersten Oberfläche 36 beträgt beispielsweise 50 nm. Die lichte Weite zwischen benachbarten Erhebungen liegt bei etwa 100 nm. Die Erhebungen liegen als Streifen vor, die sich beispielsweise geradlinig oder, wie in 10 gezeigt, auf Kreislinien verlaufen.
  • Zusätzlich zeigt 7 noch den Zustand bei Beginn der Bestrahlung mit Argon-Ionen, alternativ können andere Edelgasionen verwendet werden. Sie haben eine Energie von beispielsweise 400 eV. Die Temperatur des Festkörpers 30 ist Zimmertemperatur.
  • Durch den Beschuss mit Ionen wird das Material des Reliefs 34 mehr und mehr abgetragen. Das Material des Reliefs ist so gewählt, dass ein allmähliches Abtragen erreicht wird. Dabei kommen die erste Oberfläche 36 und die zweite Oberflächen 38 der ungestörten Oberfläche 40 des Festkörpers 30 näher. Zuerst erreichen die zweiten Oberflächen 38 im Wesentlichen das Niveau der Oberfläche 40. Es wird dann ein charakteristisches Muster in entsprechende Bereiche der Oberfläche 40, im Folgenden zweite Bereiche 42 genannt, eingeprägt. Da die Abtragung weitergeführt wird, wird nun Material aus dem Festkörper abgetragen, die zweiten Bereiche kommen zunehmend tiefer zu liegen. Wenn auch die erste Oberfläche 36 so weit der Oberfläche 40 angenähert ist, dass diese mehr oder weniger erreicht ist, setzt auch in ersten Bereichen 44, die sich unterhalb der ersten Oberfläche 36 befinden, das Ausbilden der Nanostrukturen ein. Da die Nanostrukturen sich immer nur in engen Grenzenbereichen bilden können, erfolgt ihre Ausbildung regelmäßig, wie dies insbesondere 10 zeigt.
  • 8 zeigt den Zustand, in dem das Material des Reliefs 34 vollständig entfernt ist. Es liegt nun ein Relief im Volumen des Festkörpers 30 vor. Die streifenförmigen ersten Bereiche 44 und die streifenförmigen zweiten Bereiche 42, die sich quer zur Zeichenebene erstrecken, weisen nun regelmäßig angeordnete Erhebungen (Nanopunkte) 46 auf.
  • In der zweiten Ausführung nach 9 ist der Prozess des Bestrahlens mit Ionen abgebrochen worden, bevor die erste Oberfläche 36 die Oberfläche 40 des Festkörpers 30 erreicht hat. Dadurch liegen nur in den zweiten Bereichen 42 Erhebungen 46 vor, in den ersten Bereichen 44 konnten sich noch keine Erhebungen bilden.
  • 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Die Darstellung ist nun in Draufsicht, dadurch ist der streifenförmige Verlauf der Linien des Reliefs 34 sichtbar. Die Strukturen, wie sie 10 zeigt, eignen sich beispielsweise für Festplatten von Computern.
  • Regelmäßige Strukturen erreicht man insbesondere dann, wenn man die Breite der zweiten Bereiche 42 und/oder der ersten Bereiche 44 an mindestens einen Parameter der Erhebungen bzw. Nanopunkte 46 anpaßt. Wählt man beispielswei se die Breite der zweiten Bereiche 42 in 9 so, dass sie ein ganzzahliges Vielfaches der Größe der Erhebungen 46 ist, so werden regelmäßig geordnete Anordnungen der Erhebungen 46 erreicht, wie sie in den Figuren dargestellt sind. Durch geeignete Wahl der Dicke des Resist-Materials und der Bestrahlungsdauer und sonstiger Parameter lassen sich die erzeugten Strukturen vom Resist-Material in das darunter liegende Material des Festkörpers 30 übertragen.
  • Hervorzuheben ist hier die Einschränkung des Wachstumsgebietes für die Erhebungen 46 durch Definition der Bereiche 42 und 44 bzw. der Strukturen im Relief 34. Nur in den Regionen des Reliefs 34, wo das Relief praktisch abgetragen ist, entstehen Erhebungen 46.
  • Schließlich zeigt 9 zudem auch noch die Ausbildung von Quantenpunkten im Bereich der Erhebungen 46. Hierzu ist in den Festkörper 30 vor dem Aufbringen des Reliefs 34 eine sogenannte vergrabene Schicht 48 eingebracht worden. Sie ist quer zur Oberfläche etwa 5 nm dick. Sie kann beispielsweise eindiffundiert sein. Vorzugsweise wird sie wie folgt hergestellt: Auf eine primäre Oberfläche des Festkörpers 30 wird die vergrabene Schicht 48 aufgetragen. Anschließend wird weiteres Halbleitermaterial auf diese Schicht aufgebracht, beispielsweise epitaktisch. Diese definiert dann die tatsächliche Oberfläche 40. Auf dieser wird nun das Relief 34 aufgedruckt und das sonstige Verfahren, das oben beschrieben wurde, durchgeführt. Die Bestrahlung mit Ionen und das daraus resultierende Ätzen muss nun genau soweit durchgeführt werden, dass sich die vergrabene Schicht 48 zwischen der Basis und der Spitze der Erhebungen 46 befindet, wie dies in 9 dargestellt ist.
  • Ein derartiges Halbleitermaterial mit einer vergrabenen Schicht kann man auch als Dreischichtsystem ansehen. Das oben genannte Verfahren kann auch mit einem Zweischichtsystem durchgeführt werden, dabei ist die obere Schicht, die auch die echte Oberfläche 40 bildet, nun deutlich dicker als die vergrabene Schicht. Der Ätzvorgang wird soweit durchgeführt, dass wiederum die Grenze zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht zwischen der Basis und der Spitze der Erhebungen 46 liegt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19932880 A1 [0001]
    • - DE 102008041623 [0017, 0019]
    • - US 2007059497 A1 [0020]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - T. Bobek et al., ”Temporal evolution of dot patterns during ion sputtering”, Phys. Rev. B 68, 85323 (2003) [0003]
    • - T. Bobek et al., ”Self Organized Hexagonal Patterns of Independent Magnetic Nanodots”, Advanced Materials 19, Issue 24, p4375 (2007) [0003]
    • - Malherbe, J. B.; Lakner, H.; Gries, W. H.: Composition and Structure of Ion-bombardment-induced Growth Cones an InP In: Surface and Interface Analysis, Vol. 17, 719–725 (1991) [0003]
    • - Chini, T. K. et al.: Monocrystalline InP Surface normally sputtered with Ar+: SEM and TEM observations In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 95 (1995) 313–318 [0003]
    • - Demanet C. M.; Vijaya Sankar, K.; Malherbe, J. B.: Atomic Force Microscopy Investigation of Ion-Bombarded InP : Effect of Angle of Ion Bombardment: In: Surface and Interface Analysis, Vol. 24, 503–510 (1996) [0003]
    • - M. Otto, H. Kurz, et al., „Dimensional stability in Step & repeat UV-nanoimprint lithography”, Microelectronic Engineering 84, p980 (2007) [0016]
    • - Namil Koo, Heinrich Kurz et al., „Improved mold fabrication for the definition of high quality nanopatterns by Soft UV-Nanoimprint lithography using diluted PDMS material”, Microelectronic Engineering 84, Issues 5–8, p904 (2007) [0016]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von regelmäßigen Nanostrukturen auf einer Festkörperoberfläche durch Bestrahlen der Oberfläche (40) mit beschleunigten Ionen und daraus resultierendes Abtragen von Material des Festkörpers (30) aus der Oberfläche (40), wobei diese Bestrahlung so durchgeführt wird, dass ein Selbstorganisations-Prozess auf der Oberfläche (40) des Festkörpers (30) auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Bestrahlen auf die Festkörperoberfläche (40) ein Relief (34) aufgebracht wird, das Abmessungen im Submikrometerbereich aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Bestrahlen der mit dem Relief (34) versehenen Festkörperoberfläche auch Material des Reliefs (34) abgetragen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (34) aus einem Material ungleich dem Material des Festkörpers (30) hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufbringens des Reliefs (34) auf die Festkörperoberfläche das Einbringen eines Stempels (24) in ein formbares Resist-Material und das Aufbringen des Stempels (24) auf die Festkörperoberfläche aufweist, wobei der Stempel (24) im Wesentlichen ein Negativrelief des zu erstellenden Reliefs (34) aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Festkörpers (30) ein Halbleitermaterial, insbesondere ein Verbindungshalbleiter ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (34) eine erste Oberfläche (36) und eine zweite Oberfläche (38) aufweist, und dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche (36, 38) mindestens 10 Nanometer, vorzugsweise mindestens 50 Nanometer beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (34) Linien bzw. Streifen, insbesondere konzentrische Kreislinien oder parallele Linien aufweist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (34) unter der ersten Oberfläche (36) erste Bereiche (44) und/oder unter der zweiten Oberfläche (38) zweite Bereiche (42) aufweist, die eine Breite haben, deren Maß einem ganzzahligen Vielfachen einer Abmessung der Erhebungen (46) beträgt, wobei die ganze Zahl insbesondere eine einstellige Zahl ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (34) unter der ersten Oberfläche (36) erste Bereiche (44) und/oder unter der zweiten Oberfläche (38) zweite Bereiche (42) aufweist, die eine Länge haben, deren Maß einem ganzzahligen Vielfachen einer Abmessung der Erhebungen (46) beträgt, wobei die ganze Zahl insbesondere eine mehrstellige Zahl ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper einen Schichtaufbau aufweist, dass mindestens zwei unterschiedliche Schichten vorliegen, dass zwischen diesen Schichten eine Schichtgrenze vorliegt, und dass das Bestrahlen der Oberfläche mit be schleunigten Ionen solange durchgeführt wird, bis sich die Schichtgrenze zwischen einer Spitze und einer Basis einer Erhebung (46) der Nanostruktur befindet.
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