Graustufenlithografie

Neben der klassischen binären Lithographie, der Erzeugung von 2D Strukturen im Fotoresist, verfügt das Fraunhofer ENAS auch über die Möglichkeit der 2.5D und 3D Strukturierung. Die Erzeugung solcher 2.5D und 3D Strukturen wird mittels Graustufenlithografie erreicht. Durch die Nutzung speziell für diesen Zweck angepasster Fotoresiste mit niedrigem Kontrast können über Variationen der Dosis verschiedene Höhenlevel erzeugt werden. Jede Variation der Belichtungsintensität steht in diesem Zusammenhang für eine Graustufe.

Auf diese Weise ist es möglich Strukturen zu erzeugen, welche mit klassischer Lithografie nicht möglich sind, aber für die Industrie große Relevanz haben. So lassen sich beispielsweise Linsen Arrays auch ohne Reflow Prozess herstellen, ebenfalls möglich sind Pyramiden, Slanted Gratings, Pixel Arrays und Mikro Nadeln.

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten Grauskalenstrukturen zu erzeugen, direkt schreibende / maskenlose Verfahren und Verfahren mit Maske. Am Fraunhofer ENAS sind beide Optionen verfügbar.

Die Elektronenstrahlithografie bietet hier die Möglichkeit, flexibel und maskenlos 2.5D und 3D Grauskalenstrukturen zu erzeugen. Diese können beispielsweise für die Herstellung von Imprint Mastern für die Nano-Imprint Lithografie verwendet werden.

Ein höherer Durchsatz gelingt durch die Nutzung der i-line Projektionslithografie. Zum Einsatz kommen spezielle Grauskalenmasken. Hier kann über „pixelated sub-resolution features“ die Transmission auf der Maske gesteuert werden. So werden auch mit bereits vorhandenem i-line Tool 2.5D und 3D Belichtungen möglich, ohne neue Anlagen beschaffen zu müssen.