Kostengünstige Hightech-Schaltungsfertigung für kleine und mittlere Unternehmen
Auch wer zu jung ist, um sich noch an die ersten Fernseher und Computer erinnern zu können, ist über das Phänomen der verblüffenden Vorwärtsentwicklung der immer weiter schrumpfenden Geräte der Unterhaltungselektronik im Bilde. Da Bauteile und Komponenten immer kleiner geworden sind, erreicht man nun die Größenordnung einzelner Atome und Moleküle, den Nanobereich, wo deren Fertigung immer schwieriger und oftmals teuer wird. Die Herstellung elektronischer Schaltungen in Miniaturgröße läuft üblicherweise nach der sogenannten fotolithografischen Top-down-Methode (top-down photolithographic, PL). Ein Muster auf einer Maske wird auf eine Oberfläche (das Substrat) unter Einsatz von Licht zur Abbildung des Musters auf die auf Belichtung reagierende Materialien übertragen, die bereits auf das Substrat aufgebracht wurden. PL-Anlagen sind extrem teuer. Die Größenordnung liegt bei 65 Millionen EUR für ein einziges System, was für viele kleine und mittlere Unternehmen (KMU) einfach unerschwinglich ist. Bei möglichen Lösungsansätzen in Bezug auf die Kostenfrage konzentrierte man sich auf Bottom-up-Verfahren zur Formen der nanokleinen Muster, die in der heutigen Mikroelektronik gebraucht werden. Derzeit erscheint die Bottom-up-Technologie, bei der die Selbstorganisation der Moleküle zum Formen von Mustern eingesetzt wird, recht vielversprechend. Regelmäßigkeit und Ausrichtung über große Flächen gestalten sich jedoch problematisch. Und genau das könnte sich jetzt ändern. Block-Kopolymere (Block co-polymer, BCP) sind langkettige Moleküle, die aus zwei oder mehreren sich wiederholenden Einheiten bestehen, die einzeln in "Blöcken" (z. B. -X-X-X-Y-Y-Y-) wiederkehren. Aufgrund ihrer Fähigkeit zur Selbstorganisation in geordneten Nanostrukturen verschiedener Morphologien in genau definierten Positionen und über große Flächen hinweg widmet man ihnen bereits seit Jahrzehnten große Aufmerksamkeit. Das von der EU finanzierte Lamand-Projekt ("Large area molecularly assembled nanopatterns for devices") hat die Entwicklung einer Kombination von Bottom-up- und Top-down-Technologie zur Nanofabrikation von Bauteilen für die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) unter Einsatz von BCP-Methodik zum Schwerpunkt. Die Wissenschaftler erzeugten ausgerichtete, defektarme BCP-Nanostrukturen in der Größenordnung von zehn bis 40 Nanometer. Sie stellten außerdem mit Hilfe von Masken Nanodrahtanordnungen her. Die Modifizierung der Substratoberflächen mit selbstorganisierten Schichten ermöglichte optimale eine Oberflächenstrukturabdeckung und -ausrichtung. Bei für das Projekt entwickelten bzw. an es angepassten modernen Validierungsprüfverfahren kommen Mikroskopie- und Röntgenverfahren, Abbildungssimulation und die Charakterisierung elektrischer Eigenschaften zum Einsatz. In der vom Lamand-Konsortium entwickelten Technologie steckt das Potenzial einer echten Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der europäischen KMU des Mikroelektroniksektors, da erschwingliche und zuverlässige Nanostrukturierungstechnik für IKT-Komponenten bereitgestellt werden.
