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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nanostempelverfahren und ein nanooptisches Bauteil.
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Nanooptische Elemente, wie photonische Kristalle oder diffraktive Elemente, die die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Subwellenlängenstrukturen nutzen, sind bekannt. Zumindest in eine Raumrichtung örtlich periodisch angeordnete Dielektrika mit hinreichend großen Brechzahlunterschieden, deren Periodenlänge etwa der halben Lichtwellenlänge entspricht, führen zu photonischen Bandlücken, sodass Filter, Wellenleiter und optische Kopplungselemente auf kleinstem Bauraum realisierbar sind. Der Einbau von Fehlstellen („Dotierungen“) in die Periodizität auf der Nanoskala ermöglicht eine gezielte Beeinflussung der Lichtausbreitung und die Realisierung komplexer Filtercharakteristiken. Zusätzlich können nahe der photonischen Bandlücke stark ausgeprägte Dispersionseffekte ausgenutzt werden.
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Die Herstellung nanooptischer Bauteile verlangt eine Präzision von wenigen Nanometern. Zur Strukturierung werden daher fokussierte Elektronen- oder Ionenstrahlen (FIB) oder elektronenstrahllithografische Verfahren (EBL) in Verbindung mit Trockenätzen eingesetzt. Eine für die Massenfertigung taugliche, alternative Replikation bietet das Nanostempelverfahren (Nanoimprint), das für die Lithografie mit Strukturbreiten von 25 nm oder weniger im Fachartikel von
S. Y. Chou et. al., „Imprint Lithography with 25-Nanometer Resolution", Science, Vol. 272, pp. 85-87 (April 5, 1996) und in
US 5 772 905 A beschrieben wurde.
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Für eine als Heißprägelithografie bezeichnete Ausführung des Nanostempelverfahrens erzeugt ein Formstempel (Template) mit hohem Druck Nanostrukturen in einem erhitzten Prägematerial, das typischerweise durch eine über die Glastemperatur erwärmte thermoplastische Polymerschicht ausgebildet wird. An der Grenzfläche zwischen dem Nanorelief des Formstempels und der Oberfläche des Prägematerials findet eine molekulare Umordnung statt, ohne dass ein großflächiges Fließen des erhitzten Prägematerials erfolgt. Nach dem Abkühlen des Prägematerials kann der Formstempel abgenommen werden. Zurück bleibt das inverse Abbild des Formstempelnanoreliefs.
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Für eine alternative, Belichtungsstempellithografie genannte, Ausführung des Nanostempelverfahrens wird zunächst ein niederviskoses Polymer verwendet, das in den Spalt zwischen Formstempel und einem Trägersubstrat in flüssiger Form eingebracht wird. Dabei kann das flüssige Polymer auch mit einem Mikrodosierungssystem in Form feiner Tropfen auf einem Substrat abgelegt werden, bevor der Formstempel unter Bildung eines Zwischenspalts dem Substrat angenähert wird. Nach dem Ausfüllen und Verschluss des Spalts bzw. dem Positionieren des Formstempels erfolgt die Aushärtung des Polymers, typischerweise mittels UV-Licht, wobei für die Belichtung transparente Formstempel, meist aus Quarzglas, verwendet werden. Alternativ kann das Trägersubstrat transparent für die zur Vernetzung des Polymers verwendete elektromagnetische Strahlung ausgeführt werden. Ferner ist anstatt einer optisch initiierten Umwandlung ein thermisches Aushärten des strukturierten Polymers möglich.
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Beispielhaft wird für die Belichtungsstempellithografie auf
WO 2002/08835 A2 und
DE 10134763 A1 verwiesen. Ferner beschreibt
WO 2006/131153 A1 das Einprägen eines Formstempels in ein Polymermaterial zur Herstellung eines flexiblen und transparenten Sekundärformstempels, der für die Belichtungs-stempellithografie in einem zweiten Nanostempelschritt verwendet wird.
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Des Weiteren kann für eine alternative Ausgestaltung des Nanostempelns als Umkehr-Imprintverfahren, wie durch
US 20070059497 A1 beschrieben, zunächst eine Polymerschicht auf das Relief des Formstempels aufgetragen und ausgehärtet werden. In einem nachfolgenden Herstellungsschritt erfolgt eine zumindest teilweise Ablage der ausgehärteten Polymerschicht auf einem Trägersubstrat durch ein Kontaktdruckverfahren.
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Für die Belichtungsstempellithografie und das Umkehr-Imprintverfahren übt der Formstempel keinen Prägedruck aus. Dennoch wird vorliegend der Begriff „Prägematerial“ auch bei diesen Ausführungen des Nanostempelverfahrens für das zu strukturierende Polymer verwendet, das nach dem Aushärten zumindest Teilabschnitte des Formstempelnanoreliefs komplementär abbildet.
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Die Anwendung des Nanoprägens zur Herstellung photonischer Kristalle wird durch
US 7 255 805 B2 beschrieben. Dabei dient die nach dem Prägeschritt entstandene dreidimensionale Komplementärstruktur zur Stempeloberfläche für die Herstellung einer Lithografiemaske, mit der in einem nachfolgenden Schritt eine Strukturierung eines darunterliegenden, mehrlagigen Substrats durch Ätzverfahren ausgeführt wird.
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US 7 277 619 B2 beschreibt ein weiteres Nanostempelverfahren für die Fertigung eines photonischen Kristalls. Mittels eines Formstempels, der ein Nanorelief mit Vorsprüngen in Abständen unter 500 nm aufweist, die wenigstens abschnittsweise periodisch angeordnet sind, wird eine komplementäre Nanostruktur in einem Schichtverbund aus einer Trennschicht und einem optischen Prägematerial herstellt. Dann wird eine Ätzstoppschicht auf der Nanostruktur abgeschieden, gefolgt von einem Ablösen der Trennschicht. Dies hat zur Folge, dass die Ätzstoppschicht nur auf den Bodenflächen der eingeprägten Vertiefungen im optischen Prägematerial verbleibt, sodass diese als Maske für einen nachfolgenden, konventionellen Ätzschritt, beispielsweise reaktives Ionenätzen (RIE), verwendet werden kann, der den photonischen Kristall durch eine Eintiefung der Nanostruktur im optischen Prägematerial anlegt.
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WO 2016/136181 A1 beschreibt das Abdecken der nach dem Nanoprägen vorliegenden Nanostruktur mit einer Füllmaterialschicht. Diese kann aus SiO
2 bestehen, das durch eine Rotationsbeschichtung als Spin-On-Glasschicht (SOG) aufgetragen wird. Als weitere Beispiele für die Füllmaterialschicht sind SiN, organische Materialien mit Siliziumverbindungen und Metalle bzw. Metalloxide, wie TiO
2 oder Al
2O
3, genannt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der die Nanoerhebungen der Nanostruktur abdeckende Teil der Füllmaterialschicht durch Trockenätzen abgetragen. In einem anschließenden selektiven Ätzschritt erfolgt ein Schichtabtrag im Bereich der freigelegten Nanostruktur bis in das darunterliegende Substrat, wobei die zuvor angeätzte Füllmaterialschicht als Maske dient.
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Die inverse Abbildung einer nach dem Nanostempeln vorliegenden Nanostruktur in eine Füllmaterialschicht und der Übertrag auf ein zweites Substrat wird durch
WO 2016/065308 A1 für die Herstellung von transparenten Formstempeln ausgehend von einem Mastertemplate beschrieben. Zu diesem Zweck wird eine nanogeprägte Schicht auf einem ersten Substrat mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) oder durch Atomlagenabscheidung (ALD) so beschichtet, dass die Nanostruktur vollständig mit einer dielektrischen Füllmaterialschicht, beispielsweise SiO
2, abgedeckt ist. Nach einer Planarisierung der Füllmaterialschicht wird auf der eingeebneten Oberfläche ein zweites Substrat aus Glas mittels anodischem Bonden oder durch den Auftrag einer Klebeschicht befestigt. Sodann erfolgt die Abnahme des ersten Substrats durch die Ablösung einer Trennschicht zum Prägematerial. Diese Trennschicht kann beispielsweise aus einem Positivresist bestehen, der durch ein Bad in einer basischen Lösung aufgelöst werden kann. Die dann freiliegende Prägeschicht wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt, beispielsweise durch eine Sauerstoffplasmabehandlung, vollständig entfernt. Dann liegt die Füllmaterialschicht frei, die das Nanorelief des Mastertemplates aufweist.
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Der Übertrag einer durch Nanostempeln hergestellten Struktur von einem ersten Substrat auf ein zweites Substrat zur Fertigung eines nanooptischen Bauteils ist Gegenstand der
EP 2450724 A . Beschrieben wird die Herstellung einer gestempelten Nanostruktur auf einem Mehrlagensubstrat, das eine dauerhaft mit dem Prägematerial verbundene Tragschicht und ein ablösbares Grundsubstrat umfasst. Zwischen der Tragschicht und dem Grundsubstrat ist eine Trennschicht angeordnet, sodass die Nanostruktur in Verbindung mit der Tragschicht vom Grundsubstrat separiert und auf ein zweites Trägersubstrat übertragen werden kann. Dadurch kann das Grundsubstrat für die Erfordernisse des Nanostempelns ausgewählt werden, während das zweite Trägersubstrat an die Anwendung des nanooptischen Bauteils anpassbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nanostempelverfahren anzugeben, das die Herstellung eines nanooptischen Bauteils vereinfacht. Des Weiteren ist ein nanooptisches Bauteil mit einer verbesserten Wirkcharakteristik anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst und das erfindungsgemäße nanooptisches Bauteil weist die Merkmale von Anspruch 12 auf. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Für das erfindungsgemäße Nanostempelverfahren wird eine Nanostruktur in einer Schicht aus optischem Prägematerial auf einem ersten Trägersubstrat mit Hilfe eines ein Nanorelief aufweisenden Formstempels ausgebildet, wobei die Nanostruktur mehrere Nanoerhebungen umfasst, die über einen Prägematerialsockel verbunden sind. Unter einem optischen Prägematerial wird vorliegend ein für den vorgesehenen Wellenlängenbereich zur Verwendung des nanooptischen Elements transparentes Material verstanden, das durch Nanostempeln mit Subwellenlängen-Präzision strukturierbar ist.
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In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird eine beschichtete Nanostruktur durch Abdeckung der Nanoerhebungen mit einer Füllmaterialschicht hergestellt, wobei die Füllmaterialschicht und das optisches Prägematerial unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. Dann wird ein zweites Trägersubstrat auf der beschichteten Nanostruktur aufgebracht, das erste Trägersubstrat abgenommen und der Prägematerialsockel vollständig abgetragen.
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Das erfindungsgemäße Nanostempelverfahren erlaubt die Herstellung eines nanooptischen Bauteils mit verbesserter Wirkcharakteristik, da nur der durch das Stempeln strukturierte Teil des optischen Prägematerials im fertigen Bauteil vorliegt und der nicht strukturierte Teil des optischen Prägematerials abgetrennt wird. Entsprechend müssen die eingeprägten, in vorbestimmten Abständen mit Subwellenlängenpräzision angeordneten Nanoerhebungen im optischen Prägematerial voneinander getrennt werden. Dazu wird ein die Nanoerhebungen verbindender Prägematerialsockel durch einen Substratwechsel zunächst rückseitig freigelegt und in einem weiteren Schritt durch Schichtabtrag abgenommen, sodass auf tiefergehende Ätzschritte im Bereich der optisch wirksamen Struktur, d.h. der Abfolge der durch das Nanostempeln angelegten Nanoerhebungen, aufgrund des rückseitigen Materialabtrags verzichtet werden kann und somit ein vereinfachtes Herstellungsverfahren resultiert.
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Der abzunehmende Prägematerialsockel entsteht, weil die optische Prägematerialschicht für das Abstempeln so dimensioniert werden muss, dass ein gewisser Lagefehler des Formstempels ausgeglichen werden kann. Zugleich muss die optische Prägematerialschicht mit einer hinreichenden Schichtdicke aufgebracht werden, um Prägekräfte zu verteilen bzw. einen ausreichenden Zustrom des Ausgangsprodukts des optischen Prägematerials sicherzustellen. Entsprechend ist die ursprüngliche Schichtdicke des optischen Prägematerials groß gegenüber der maximalen Ganghöhe des Nanoreliefs auf dem Formstempel, die die vertikale Erstreckung der Nanoerhebungen im optischen Prägematerial nach der Strukturierung bestimmt. Dabei können für das erfindungsgemäße Prägeverfahren unterschiedliche Ausgestaltungen zur Herstellung der Nanostruktur im optischen Prägematerial verwendet werden. Insbesondere kommt eine Ausgestaltung als Heißprägelithografie, als Belichtungsstempellithografie oder als Umkehr-Imprintverfahren infrage.
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Das Füllmaterial zur Beschichtung der im optischen Prägematerial ausgebildeten Nanostruktur deckt die in vorbestimmten Abständen mit Subwellenlängenpräzision angeordneten Nanoerhebungen ab und füllt die Täler zwischen benachbarten Nanoerhebungen. Daher müssen das optische Prägematerial und das verwendete Füllmaterial einen hinreichend großen Brechungsindexunterschied aufweisen. Für eine vorteilhafte Ausgestaltung ist der Unterschied der Realteile der Brechungsindizes des optisches Prägematerials und der Füllmaterialschicht für einen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm und/oder von 0,78 µm bis 1,4 µm und/oder von 1,4 µm bis 3,0 µm, größer als 0,5 und bevorzugt größer als 0,8.
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Für eine bevorzugte Ausgestaltung des Nanostempelverfahrens wird für das optische Prägematerial ein thermoplastisches Polymer, insbesondere Polymethylmethacrylat, verwendet. Der Auftrag kann durch Rotationsbeschichtung einer Mischung aus Thermoplast und einem Lösungsmittel, wie 2-Methyoxyethylacetat, vorgenommen werden. Ferner wird für die Herstellung von IR-Nanooptiken ein fotoreaktives Epoxidharz als optisches Prägematerial bevorzugt.
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Als Füllmaterial zur Abdeckung der Nanoerhebungen wird Silizumdioxid bevorzugt, das in einer Mischung mit Lösungsmittel als Spin-on-Glasschicht zur Bildung einer beschichteten Nanostruktur auf das nanogestempelte optische Prägematerial aufgebracht wird. Ein weiteres bevorzugtes Füllmaterial stellt Al2O3 dar. Anwendbare Beschichtungsverfahren sind Rotationsbeschichtung, chemische Gasphasenabscheidung oder eine Atomlagenabscheidung.
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Für das zweite Trägersubstrat, das auf die beschichtete Nanostruktur aufgebracht wird, ist ein Material vorteilhaft, das in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm und/oder von 0,78 µm bis 1,4 µm und/oder von 1,4 µm bis 3,0 µm transparent ist. Besonders bevorzugt wird Quarzglas. Die Verbindung zur Oberfläche der Füllmaterialbeschichtung erfolgt durch anodisches Bonden oder mittels einer transparenten Klebstoffschicht.
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Für eine bevorzugte Weitergestaltung wird vor dem Aufbringen des zweiten Trägersubstrats eine Planarisierung der beschichteten Nanostruktur ausgeführt, die durch ein kombiniertes chemisch-mechanisches Verfahren erfolgen kann. Dabei wird die Planarisierung der beschichteten Nanostruktur vorteilhafterweise so gestaltet, dass die Nanoerhebungen im optischen Prägematerial nicht angeschnitten werden.
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Zur Vereinfachung der Ablösung des ersten Trägersubstrats wird zwischen der Schicht aus optischem Prägematerial und dem ersten Trägersubstrat bevorzugt eine Trennschicht angeordnet. Für eine vorteilhafte Ausführung wird eine Trennschicht verwendet, die in einem Flüssigkeitsbad abgenommen werden kann. Zu diesem Zweck kann ein Positivresist gewählt werden, der in einer basischen Lösung lösbar ist.
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Nach der Abtrennung des ersten Trägersubstrats wird der unstrukturierte Teil der optischen Prägeschicht, der Prägematerialsockel, von seiner Rückseite aus zugänglich und kann bis zum optisch wirksamen Teil der Nanostruktur abgetragen werden. Zu diesem Zweck kommen Dünnschichtabtragverfahren, wie Plasmaätzverfahren, Ionenstrahlätzen oder Laserablation infrage.
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Für eine Ausführungsvariante nimmt das Dünnschichtabtragverfahren den Prägematerialsockel vollständig ab und schneidet zusätzlich die optisch Nanostruktur an. Damit erfolgt ein Entfernen aller Reste des Prägmaterialsockels, sodass die nach dem Nanoprägen Nanoerhebungen darstellenden, optisch wirksamen Teile der Nanostruktur sicher voneinander getrennt sind. Zusätzlich werden Kantenabrundungen in den ursprünglich bodennahen Bereichen der Nanoerhebungen abgetragen, sodass das Aspektverhältnis der Nanostruktur verbessert wird.
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Für eine vorteilhafte Weitergestaltung wird auf der durch den Materialabtrag des Prägematerialsockels freigelegten Bauteilfläche eine Schutzbeschichtung aufgebracht. Dabei sollte die Schutzbeschichtung vorteilhafterweise so gewählt sein, dass ein deutlicher Unterschied zum Brechungsindex des optischen Prägematerials und ein nur kleiner oder kein Unterschied zum Brechungsindex des Füllmaterials vorliegt. Bevorzugt ist ein Unterschied der Realteile der Brechungsindizes der Schutzbeschichtung und der Füllmaterialschicht für einen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm und/oder von 0,78 µm bis 1,4 µm und/oder von 1,4 µm bis 3,0 µm, kleiner als 0,1 und bevorzugt kleiner als 0,05. Besonders bevorzugt wird die Schutzbeschichtung und die Füllmaterialschicht aus dem gleichen Material hergestellt. Ferner wird die Schutzbeschichtung vorteilhafterweise als Spin-on-Glasschicht ausgeführt und besteht besonders bevorzugt aus Siliziumdioxid oder Al2O3.
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Das erfindungsgemäße nanooptische Bauteil umfasst ein Trägersubstrat und eine Nanostruktur mit in vorbestimmten Abständen angeordneten Nanoerhebungen aus optischem Prägematerial. Zwischen dem Trägersubstrat und den Nanoerhebungen befindet sich eine Füllmaterialschicht, die eine durchgehende Lage bildet und zusätzlich die Bereiche zwischen den Nanoerhebungen ausfüllt, wobei die Nanoerhebungen und die Füllmaterialschicht unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen müssen.
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Durch die Abnahme des Prägematerialsockels liegen die Nanoerhebungen getrennt voneinander vor und bilden aufgrund der Einbettung in die Füllmaterialschicht eine schwebende Struktur mit einer guten optischen Wirkcharakteristik.
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Das Trägersubstrat des erfindungsgemäßen nanooptischen Bauteils stellt die für das Herstellungsverfahren als zweites Trägersubstrat bezeichnete Komponente dar. Dabei wird das Trägersubstrat in Abhängigkeit des für die jeweilige Anwendung vorgesehenen Wellenlängenbereichs bevorzugt transparent gewählt. Besonders bevorzugt wird eine Transparenz des Trägersubstrats für einen Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm und/oder von 0,78 µm bis 1,4 µm und/oder von 1,4 µm bis 3,0 µm.
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Für eine vorteilhafte Weitergestaltung wird auf die vom Trägersubstrat abgewandte Oberfläche der Nanostruktur eine Schutzbeschichtung aufgebracht. Bevorzugt ist diese so gestaltet, dass kein wesentlicher Brechungsindexunterschied zwischen der Füllmaterialschicht und der Schutzbeschichtung vorliegt. Vorteilhafterweise ist der Unterschied der Realteile der Brechungsindizes der Schutzbeschichtung und der Füllmaterialschicht für einen Wellenlängenbereich von 380nm bis 780nm und/oder von 0,78µm bis 1,4µm und/oder von 1,4µm bis 3,0µm kleiner als 0,1 und bevorzugt kleiner als 0,05. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der Füllmaterialschicht und Schutzbeschichtung aus dem gleichen Material bestehen.
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Nachfolgend sind beispielhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung im Zusammenhang mit Figurendarstellungen erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch, Folgendes:
- 1a - 1g zeigen das erfindungsgemäße Nanostempelverfahren zur Herstellung eines nanooptischen Bauteils.
- 1h zeigt den abschließenden Verfahrensschritt für eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nanostempelverfahrens und ein nanooptisches Bauteil.
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1 zeigt in schematisch vereinfachter Schnittansicht ein erstes Trägersubstrat (3) aus Silizium mit einer Schicht aus optischem Prägematerial (2), das mittels eines Nanostempelverfahrens strukturierbar und zusätzlich in dem für die Anwendung gewählten Wellenlängenbereich transparent ist. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel liegt mit Polymethylmethacrylat ein für die Heißprägelithografie geeigneter Thermoplast vor, der durch Rotationsbeschichtung (Spin Coating) einer Mischung aus Thermoplast und 2-Methyoxyethylacetat als Lösungsmittel auf das erste Trägersubstrat (3) aufgebracht wird. Nach dem Trocknen und Ausbacken des Lösungsmittels bei zum Beispiel 95° entsteht eine Schicht aus optischem Prägematerial (2) mit einer mittleren Schichtdicke von größer als 1µm auf dem ersten Trägersubstrat (3), die wesentlich größer als die Strukturbreite der anzulegenden Nanostruktur ist. Dabei wird die Schichtdicke für das optische Prägematerial (2) so angepasst, dass ein großflächiges Formstempeln möglich ist.
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Des Weiteren zeigt 1a einen Formstempel (5) aus Nickel mit einem Nanorelief (4), das die Negativform der zu bildenden Nanostruktur darstellt und eine maximale Ganghöhe von 500nm aufweist. Das Nanorelief (4) ist mit einer Beschichtung aus Polytetrafluorethylen zur Verbesserung der Stempelablösung versehen.
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1b zeigt den Verfahrensschritt des Nanostempelns, wobei der Formstempel (5) unter hohem Druck in das über die Glastemperatur aufgeheizte, optische Prägematerial (2) gepresst wird.
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Als Ergebnis entsteht die in 1c gezeigte Nanostruktur (1) in der Schicht aus optischem Prägematerial (2), deren Tiefenerstreckung durch die Ganghöhe des Nanoreliefs (4) des Formstempels (5) bestimmt ist und weniger als 500nm beträgt. Entsprechend bleibt ein Prägematerialsockel (7) unter der Nanostruktur (1) unstrukturiert.
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Die Nanostruktur (1) weist Nanoerhebungen (6.1,...,6.n) mit einem hohen Aspektverhältnis auf, die in vorbestimmten Lateralabständen unter 500nm und typischerweise unter 100nm angeordnet sind. Dabei liegen in ein oder zwei Richtungen zumindest über Teilbereiche periodische Abfolgen aus Nanoerhebungen (6.1, ...,6.n) und Freibereichen vor, die durch die Täler zwischen den Nanoerhebungen (6.1, ...,6.n) gebildet werden. Die Periodenlänge dieser Abfolgen beträgt weniger als die halbe Wellenlänge der vorgesehenen optischen Anwendung. Zusätzlich liegen an vorbestimmten Positionen Unterbrechungen der periodischen Abfolge vor, die zur Einstellung der optischen Bandlücke dienen.
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1d zeigt eine auf die Nanostruktur (1) aufgebrachte Füllmaterialschicht (9), die die Nanoerhebungen (6.1,...,6.n) abdeckt und die Täler zwischen diesen auffüllt, sodass eine beschichtete Nanostruktur (8) entsteht. Als Füllmaterialschicht (9) wird Siliziumdioxid verwendet, das als Spin-On-Glasschicht aufgebracht wird. Durch die Rotationsbeschichtung entsteht eine plane Oberfläche der beschichteten Nanostruktur (8), die durch eine im Einzelnen nicht dargestellte mechanisch-chemische Planarisierung noch weiter eingeebnet werden kann.
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1e zeigt die Aufbringung eines zweiten Trägersubstrats (10) aus Quarzglas auf der beschichteten Nanostruktur (8) mittels anodischem Bonden, sodass eine Abtrennung des ersten Trägersubstrats (3), die in 1f gezeigt ist, ausgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist zwischen der Schicht aus optischem Prägematerial (3) und dem ersten Trägersubstrat (3) eine Lage aus einem mittels einer basischen Lösung abnehmbaren Positivresist als Trennschicht (13) vorgesehen. Nach dem Wegnahme des ersten Trägersubstrats (3) ist der Prägematerialsockel (7) von der Rückseite her zugänglich und kann mittels einer Sauerstoffplasmabehandlung abgetragen werden.
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Das in 1g gezeigte Ergebnis des Plasmaätzens verdeutlicht die vollständige Entfernung des Prägematerialsockels (7), sodass die Nanoerhebungen (6.1, ...,6.n) voneinander getrennt vorliegen und eine freischwebende Nanostuktur (1) in der Füllmaterialschicht (9) bilden.
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Für eine in 1h gezeigte Weitergestaltung wird auf die durch den Materialabtrag des Prägematerialsockels freigelegten Oberfläche der beschichteten Nanostruktur (8) eine Schutzbeschichtung (12) aufgetragen, die aus Siliziumdioxid und somit aus dem gleichen Material wie die Füllmaterialschicht (9) besteht. Aufgetragen wird das Siliziumdioxid als Spin-On-Glasschicht.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche sind denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nanostruktur
- 2
- Schicht aus optischem Prägematerial
- 3
- erstes Trägersubstrat
- 4
- Nanorelief
- 5
- Formstempel
- 6.1,... 6.n
- Nanoerhebung
- 7
- Prägematerialsockel
- 8
- beschichtete Nanostruktur
- 9
- Füllmaterialschicht
- 10
- zweites Trägersubstrat
- 11
- freigelegten Bauteilfläche
- 12
- Schutzbeschichtung
- 13
- Trennschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5772905 A [0003]
- WO 2002/08835 A2 [0006]
- DE 10134763 A1 [0006]
- WO 2006/131153 A1 [0006]
- US 20070059497 A1 [0007]
- US 7255805 B2 [0009]
- US 7277619 B2 [0010]
- WO 2016/136181 A1 [0011]
- WO 2016/065308 A1 [0012]
- EP 2450724 A [0013]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- S. Y. Chou et. al., „Imprint Lithography with 25-Nanometer Resolution“, Science, Vol. 272, pp. 85-87 (April 5, 1996) [0003]
