Nanostrukturieren – nicht nur für Handys

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Entladungsbasierte EUV-Quelle für Strukturen kleiner 100 nm: Periodische Strukturen bis hinunter zu 28 nm mit einer kompakten EUV-Strahlungsquelle und relativ einfacher Anlagentechnik herstellen.

Für die Lithografie mit extrem ultravioletter Strahlung (EUV) bei 13,5 nm gab es für ein Team von Zeiss, Triumpf und Fraunhofer IOF gerade den Zukunftspreis des Bundespräsidenten. Jahrzehnte wurde daran geforscht, jetzt kann man die dazugehörige Maschine für über 100 Millionen Euro bei ASML in den Niederlanden kaufen. Für die neuesten Smartphones ist der mit EUV-Lithografie hergestellte Prozessor ein Alleinstellungsmerkmal – da rechnen sich auch solche großen Investitionen.

Aber nicht jeder, der periodische Strukturen im Nanometerbereich auf seinen Oberflächen haben möchte, hat ein solches Investitionsbudget. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen und an der RWTH Aachen University haben nun ein preisgünstigeres Verfahren bis zur Produktionsreife entwickelt. Es lässt sich unter anderem für die Herstellung periodischer Nanostrukturen auf speziellen Spiegeln nutzen. Außerdem lassen sich auch Komponenten aus der industriellen EUV-Technologie, wie zum Beispiel neue Fotolacke (Resists) erproben.

Mit dem für eine EUV-Strahlung bei 13,5 nm optimierten Verfahren lassen sich sowohl periodische Linien- als auch Lochstrukturen erzeugen. Unter Verwendung von speziellen Beugungseffekten sind auch komplexere Strukturen wie Ringe oder Dreiecke möglich, prinzipiell ist der Form der Strukturen kaum Grenzen gesetzt.

Für das Verfahren wird eine am Fraunhofer ILT entwickelte EUV-Strahlungsquelle genutzt. Sie erzeugt auf Basis einer Gasentladung Strahlung bei 13,5 nm. In Tests konnten mit Hilfe des achromatischen Talbot-Effektes Strukturen mit einer Strukturgröße von 28 nm hergestellt werden – Weltrekord für so eine kleine Anlage. Physikalisch liegt die Grenze des Verfahrens bei einer Strukturgröße von 3,5 nm (half-pitch).

Den Mittelstand im Blick

Periodische Nanostrukturen haben unterschiedliche Anwendungen. Sie können in der optischen Industrie als breitbandige Antireflexionsbeschichtungen oder Polarisatoren dienen, oder in der Medizin und Biotechnologie als nanoskalige Partikelfilter eingesetzt werden. In der Elektronik und Messtechnik lassen sich damit neuartige sensorische Elemente kreieren. Die am Fraunhofer ILT entwickelte Technologie ermöglicht es, die dafür nötigen Geometrien und Strukturen zu erzeugen. Dafür werden Methoden der computergestützten Lithografie genutzt.

Lesen Sie mehr zu dem Thema in dem ausführlichen Artikel zu der Technologie und Anwendungspotentialen im Magazin für Oberflächentechnik, Ausgabe 1/2 2021.

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