Das reaktiv gesteuerte Ionenstrahlätzen von optischen Aluminiumoberflächen bietet einen vielversprechenden Prozessansatz, um Formfehlerkorrektur, Glättung periodischer Drehstrukturen und die Reduzierung von Rauheitsmerkmalen im Ortsfrequenzbereich der Mikrorauheit in einer Technologie zu kombinieren. Diese Arbeit konzentriert sich auf die experimentelle Analyse der niederenergetischen Ionenbestrahlung von einkorn-diamantgedrehten, technischen Aluminiumlegierungen RSA Al6061 und RSA Al905. Die Ionenstrahlbearbeitung unter Verwendung der Prozessgase Sauerstoff und Stickstoff ermöglicht eine direkte Oberflächenformfehlerkorrektur bis zu 1 µm Bearbeitungstiefe unter Beibehaltung der Ausgangsrauheit. Die sich aus dem vorangegangenen Formgebungsverfahren, dem Einkorn-diamantdrehen, ergebende Drehmarkenstruktur schränkt allerdings häufig die Anwendbarkeit dieser Spiegeloberflächen im kurzwelligen Spektralbereich ein. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit ein zweistufiger Prozessablauf entwickelt, um eine weitere Verbesserung der Oberflächenrauheit zu erreichen. Durch die Ionenstrahl-Planarisierungstechnik unter Verwendung einer Opferschicht werden die im hohen Ortsfrequenzbereich liegenden Drehmarken erfolgreich um insgesamt 82 % reduziert. Eine Kombination mit anschließender, direkter Ionenstrahlglättung zur nachfolgenden Verbesserung der Mikrorauigkeit wird vorgestellt. Um die Prozessführung in einem industrietauglichen Rahmen zu etablieren, wurden die experimentellen Untersuchungen mit einer 13,56 MHz betriebenen Hochfrequenz-Ionenquelle durchgeführt, konnten aber auch erfolgreich auf eine Breitstrahl-Ionenquelle vom Typ Kaufman übertragen werden.:Bibliographische Beschreibung iv Danksagung vi Table of Contents viii 1 Introduction 1 2 Surface engineering with energetic ions 8 2.1 Ion target interactions during ion beam erosion 8 2.2 Ion beam finishing methods 10 2.2.1 Ion beam figuring 11 2.2.2 Ion beam planarization 12 2.2.3 Ion beam smoothing 14 3 Experimental set-up and analytical methods 15 3.1 Experimental set-up 15 3.2 Kaufman-type broad beam ion source 18 3.3 Materials 19 3.3.1 Aluminium alloy materials 19 3.3.2 Photoresist materials as planarization layer 21 3.4 Surface topography error regimes 22 3.5 Analytical Methods 23 3.5.1 Analysis of surface roughness 23 3.5.1.1 White light interferometry (WLI) 23 3.5.1.2 Atomic force microscopy (AFM) 25 3.5.1.3 Power spectral density (PSD) analysis 27 3.5.2 Scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) 29 3.5.3 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 31 3.5.4 Time of flight- secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) 32 3.5.5 Reflectometry 34 3.5.6 Photoresist composition 35 3.5.6.1 Attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR) 35 3.5.6.2 Thermogravimetric analysis (TGA) 36 3.5.6.3 Differential scanning calorimetry (DSC) 38 3.5.6.4 Gas chromatography coupled mass spectrometry (GC-MS) 39 4 Surface engineering by reactive ion beam etching 41 4.1 Reactive ion beam etching with nitrogen 41 4.1.1 Dependence of the aluminium alloy composition 42 4.1.2 Ion beam etching of Al905 44 4.2 Local smoothing by reactive ion beam etching 50 4.2.1 Local surface error slope dependent sputter erosion 51 4.2.2 RIBE O2 direct smoothing 56 4.2.2.1 Oxygen finishing at 1.5 keV 56 4.2.2.2 Oxygen finishing at 0.6 keV 62 4.3 Conclusions 66 5 Technological aspects on photoresist preparation for ion beam planarization 69 5.1 Selection of a suitable photoresist 69 5.2 Photoresist application steps 71 5.2.1 DUV exposure of the photoresist layer 72 5.2.2 Postbake: the influence of the amount of organic solvent 73 5.2.3 Postbake: the influence of the baking temperature 74 5.3 Influence of process gas composition 77 5.3.1 Influence on roughness evolution during ion beam irradiation of the photoresist layer 78 5.3.2 Dependency of the process gas on the selectivity 79 5.4 Influence of the ion energy on the selectivity 80 5.5 Ion beam irradiation of the photoresist layer with nitrogen at different material removal depths 81 5.6 Conclusions 82 6 Ion beam planarization of optical aluminium surfaces RSA Al6061 and RSA Al905 84 6.1 Photoresist application on SPDT aluminium alloys 84 6.2 Ion beam planarization 85 6.2.1 Iterative nitrogen processing of RSA Al905 86 6.2.2 Iterative nitrogen processing of RSA Al6061 90 6.3 Ion beam direct smoothing 93 6.3.1 RIBE O2 smoothing of RSA Al905 93 6.3.2 RIBE O2 smoothing of RSA Al6061 97 6.4 Conclusions 101 7 Process transfer to a Kaufman-type broad beam ion source 103 7.1 RIBE machining investigations on RSA Al905 103 7.2 Ion beam planarization of RSA Al6061 106 7.3 Ion beam incidence angle dependent sputtering 107 7.4 Conclusions 113 8 Summary 115 9 Conclusions and Outlook 123 A List of abbreviations 127 B Selected properties of photoresist materials 129 References 131 / Reactively driven ion beam etching of optical aluminium surfaces provides a promising process route to combine figure error correction, smoothing of periodically turning structures and roughness features situated in the microroughness regime within one technology. This thesis focuses on experimental analysis of low-energy ion beam irradiation on single-point diamond turned technical aluminium alloys RSA Al6061 and RSA Al905. Reactively driven ion beam machining using oxygen and nitrogen process gases enables the direct surface error correction up to 1 µm machining depth while preserving the initial roughness. However, the periodic turning mark structures, which result from preliminary device shaping by single-point diamond turning, often limit the applicability of mirror surfaces in the short-periodic spectral range. Hence, during this work a two-step process route was developed to attain further improvement of the surface roughness. Within the ion beam planarization technique with the aid of a sacrificial layer, the turning marks situated in the high spatial frequency range are successfully reduced by overall 82 %. A combination with subsequently applied direct ion beam smoothing procedure to perform a subsequent improvement of the microroughness is presented. In order to establish the process control in an industrial framework, the experimental investigations were performed using a 13.56 MHz radio frequency ion source, but the developed process routes are also successfully transferred to a broad-beam Kaufman-type ion source.:Bibliographische Beschreibung iv Danksagung vi Table of Contents viii 1 Introduction 1 2 Surface engineering with energetic ions 8 2.1 Ion target interactions during ion beam erosion 8 2.2 Ion beam finishing methods 10 2.2.1 Ion beam figuring 11 2.2.2 Ion beam planarization 12 2.2.3 Ion beam smoothing 14 3 Experimental set-up and analytical methods 15 3.1 Experimental set-up 15 3.2 Kaufman-type broad beam ion source 18 3.3 Materials 19 3.3.1 Aluminium alloy materials 19 3.3.2 Photoresist materials as planarization layer 21 3.4 Surface topography error regimes 22 3.5 Analytical Methods 23 3.5.1 Analysis of surface roughness 23 3.5.1.1 White light interferometry (WLI) 23 3.5.1.2 Atomic force microscopy (AFM) 25 3.5.1.3 Power spectral density (PSD) analysis 27 3.5.2 Scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) 29 3.5.3 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 31 3.5.4 Time of flight- secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) 32 3.5.5 Reflectometry 34 3.5.6 Photoresist composition 35 3.5.6.1 Attenuated total reflection infrared spectroscopy (ATR-IR) 35 3.5.6.2 Thermogravimetric analysis (TGA) 36 3.5.6.3 Differential scanning calorimetry (DSC) 38 3.5.6.4 Gas chromatography coupled mass spectrometry (GC-MS) 39 4 Surface engineering by reactive ion beam etching 41 4.1 Reactive ion beam etching with nitrogen 41 4.1.1 Dependence of the aluminium alloy composition 42 4.1.2 Ion beam etching of Al905 44 4.2 Local smoothing by reactive ion beam etching 50 4.2.1 Local surface error slope dependent sputter erosion 51 4.2.2 RIBE O2 direct smoothing 56 4.2.2.1 Oxygen finishing at 1.5 keV 56 4.2.2.2 Oxygen finishing at 0.6 keV 62 4.3 Conclusions 66 5 Technological aspects on photoresist preparation for ion beam planarization 69 5.1 Selection of a suitable photoresist 69 5.2 Photoresist application steps 71 5.2.1 DUV exposure of the photoresist layer 72 5.2.2 Postbake: the influence of the amount of organic solvent 73 5.2.3 Postbake: the influence of the baking temperature 74 5.3 Influence of process gas composition 77 5.3.1 Influence on roughness evolution during ion beam irradiation of the photoresist layer 78 5.3.2 Dependency of the process gas on the selectivity 79 5.4 Influence of the ion energy on the selectivity 80 5.5 Ion beam irradiation of the photoresist layer with nitrogen at different material removal depths 81 5.6 Conclusions 82 6 Ion beam planarization of optical aluminium surfaces RSA Al6061 and RSA Al905 84 6.1 Photoresist application on SPDT aluminium alloys 84 6.2 Ion beam planarization 85 6.2.1 Iterative nitrogen processing of RSA Al905 86 6.2.2 Iterative nitrogen processing of RSA Al6061 90 6.3 Ion beam direct smoothing 93 6.3.1 RIBE O2 smoothing of RSA Al905 93 6.3.2 RIBE O2 smoothing of RSA Al6061 97 6.4 Conclusions 101 7 Process transfer to a Kaufman-type broad beam ion source 103 7.1 RIBE machining investigations on RSA Al905 103 7.2 Ion beam planarization of RSA Al6061 106 7.3 Ion beam incidence angle dependent sputtering 107 7.4 Conclusions 113 8 Summary 115 9 Conclusions and Outlook 123 A List of abbreviations 127 B Selected properties of photoresist materials 129 References 131

Diese Arbeit befasst sich mit der Nanostrukturierung von magnetischen Schichtsystemen mit Tunnelmagnetowiderstandseffekt (TMR-Effekt), welche in der Form von Nanosäulen in magnetoresistiven Speichern (MRAM) eingesetzt werden. Solche Nanosäulen können zukünftig ebenfalls als Nanoemitter von Mikrowellensignalen eine Rolle spielen. Dabei wird von der Auswahl eines geeigneten TMR-Schichtsystems mit einer MgO-Tunnelbarriere über die Präparation der Nanosäulen mit Seitenisolierung bis hin zum Aufbringen der elektrischen Zuleitungen eine komplette Prozesskette entwickelt und optimiert. Die Strukturen werden mittels optischer Lithographie und Elektronenstrahllithographie definiert, die anschließende Strukturübertragung erfolgt durch Ionenstrahlätzen (teilweise reaktiv) sowie durch Lift-off. Rückmeldung über Erfolg oder Probleme bei der Strukturierung geben Transmissionselektronenmikroskopie (teilweise mit Zielpräparation per Ionenfeinstrahl, FIB), Rasterelektronenmikroskopie sowie die Lichtmikroskopie. Es können so TMR-Nanosäulen mit minimalen Abmessungen von bis zu 69 nm x 71 nm hergestellt werden, von denen Nanosäulen mit Abmessungen von 65 nm x 87 nm grundlegend magneto-elektrisch charakterisiert worden sind. Dies umfasst die Bestimmung des TMR-Effektes und des Widerstandes der Tunnelbarriere (RA-Produkt). Weiterhin wurde das Verhalten der magnetischen Schichten bei größeren Magnetfeldern bis +-200mT sowie das Umschaltverhalten der magnetisch freien Schicht bei verändertem Winkel zwischen magnetischer Vorzugsachse des TMR-Elementes und dem äußeren Magnetfeld untersucht. Der Nachweis des Spin-Transfer-Torque Effektes an den präparierten TMR-Nanosäulen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht gelungen, was mit dem zu hohen elektrischen Widerstand der verwendeten Tunnelbarriere erklärt werden kann. Mit dünneren Barrieren konnte der Widerstand gesenkt werden, allerdings führt ein Stromfluss durch diese Barrieren schnell zur Degradation der Barrieren. Weiterführende Arbeiten sollten das Ziel haben, niederohmige und gleichzeitig elektrisch belastbare Tunnelbarrieren in einem entsprechenden TMR-Schichtsystem abzuscheiden. Eine erste Auswahl an Ansatzpunkten dafür aus der Literatur wird im Ausblick gegeben. / This thesis deals with the fabrication of nanopillars with tunnel magnetoresistance effect (TMR-effect), which are used in magnetoresistive memory (MRAM) and may be used as nanooscillators for future near field communication devices. Starting with the selection of a suitable TMR-layer stack with MgO-tunnel barrier, the whole process chain covering the fabrication of the nanopillars, sidewall isolation and preparation of the supply lines on top is developed and optimised. The structures are defined by optical and electron beam lithography, the subsequent patterning is done by ion beam etching (partially reactive) and lift-off. Techniques providing feedback on the nanofabrication are transmission electron microscopy (partially with target preparation by focused ion beam, FIB), scanning electron microscopy and optical microscopy. In this way nanopillars with minimal dimensions reaching 69 nm x 71 nm could be fabricated, of which nanopillars with a size of 65 nm x 87 nm were characterized fundamentally with respect to their magnetic and electric properties. This covers the determination of the TMR-effect and the resistance of the tunnel barrier (RA-product). In addition, the behaviour of the magnetic layers under higher magnetic fields (up to +-200mT) and the switching behaviour of the free layer at different angles between the easy axis of the TMR-element and the external magnetic field were investigated. The spin transfer torque effect could not be detected in the fabricated nanopillars due to the high electrical resistance of the tunnel barriers which were used. The resistance could be lowered by using thinner barriers, but this led to a quick degradation of the barrier when a current was applied. Continuative work should focus on the preparation of tunnel barriers in an appropriate TMR-stack being low resistive and electrically robust at the same time. A first selection of concepts and ideas from the literature for this task is given in the outlook.

Diese Arbeit befasst sich mit der Nanostrukturierung von magnetischen Schichtsystemen mit Tunnelmagnetowiderstandseffekt (TMR-Effekt), welche in der Form von Nanosäulen in magnetoresistiven Speichern (MRAM) eingesetzt werden. Solche Nanosäulen können zukünftig ebenfalls als Nanoemitter von Mikrowellensignalen eine Rolle spielen. Dabei wird von der Auswahl eines geeigneten TMR-Schichtsystems mit einer MgO-Tunnelbarriere über die Präparation der Nanosäulen mit Seitenisolierung bis hin zum Aufbringen der elektrischen Zuleitungen eine komplette Prozesskette entwickelt und optimiert. Die Strukturen werden mittels optischer Lithographie und Elektronenstrahllithographie definiert, die anschließende Strukturübertragung erfolgt durch Ionenstrahlätzen (teilweise reaktiv) sowie durch Lift-off. Rückmeldung über Erfolg oder Probleme bei der Strukturierung geben Transmissionselektronenmikroskopie (teilweise mit Zielpräparation per Ionenfeinstrahl, FIB), Rasterelektronenmikroskopie sowie die Lichtmikroskopie. Es können so TMR-Nanosäulen mit minimalen Abmessungen von bis zu 69 nm x 71 nm hergestellt werden, von denen Nanosäulen mit Abmessungen von 65 nm x 87 nm grundlegend magneto-elektrisch charakterisiert worden sind. Dies umfasst die Bestimmung des TMR-Effektes und des Widerstandes der Tunnelbarriere (RA-Produkt). Weiterhin wurde das Verhalten der magnetischen Schichten bei größeren Magnetfeldern bis +-200mT sowie das Umschaltverhalten der magnetisch freien Schicht bei verändertem Winkel zwischen magnetischer Vorzugsachse des TMR-Elementes und dem äußeren Magnetfeld untersucht. Der Nachweis des Spin-Transfer-Torque Effektes an den präparierten TMR-Nanosäulen ist im Rahmen dieser Arbeit nicht gelungen, was mit dem zu hohen elektrischen Widerstand der verwendeten Tunnelbarriere erklärt werden kann. Mit dünneren Barrieren konnte der Widerstand gesenkt werden, allerdings führt ein Stromfluss durch diese Barrieren schnell zur Degradation der Barrieren. Weiterführende Arbeiten sollten das Ziel haben, niederohmige und gleichzeitig elektrisch belastbare Tunnelbarrieren in einem entsprechenden TMR-Schichtsystem abzuscheiden. Eine erste Auswahl an Ansatzpunkten dafür aus der Literatur wird im Ausblick gegeben.:Einleitung I Grundlagen 1 Spinelektronik und Magnetowiderstand 1.1 Der Elektronenspin – Grundlage des Magnetismus 1.2 Magnetoresistive Effekte 1.2.1 AnisotroperMagnetowiderstand 1.2.2 Riesenmagnetowiderstand 1.2.3 Tunnelmagnetowiderstand 1.3 Spin-Transfer-Torque 1.4 Anwendungen 1.4.1 Festplattenleseköpfe 1.4.2 Magnetoresistive Random AccessMemory (MRAM) 1.4.3 Nanooszillatoren für drahtlose Kommunikation 2 Grundlagen der Mikro- und Nanostrukturierung 2.1 Belacken 2.2 Belichten 2.2.1 Optische Lithographie 2.2.2 Elektronenstrahllithographie 2.3 Entwickeln 2.4 Strukturübertragung 2.4.1 Die Lift-off Technik 2.4.2 Ätzen 2.5 Entfernen der Lackmaske 2.6 Reinigung 2.6.1 Quellen von Verunreinigungen 2.6.2 Auswirkungen von Verunreinigungen 2.6.3 Entfernung von Verunreinigungen 2.6.4 Spülen und Trocknen der Probenoberfläche 3 Ionenstrahlätzen 3.1 Physikalisches Ätzen – Sputterätzen 3.2 Reaktives Ionenstrahlätzen – RIBE 3.3 Anlagentechnik 3.3.1 Parameter 3.3.2 Homogenität 3.3.3 Endpunktdetektion II Ergebnisse und Diskussion 4 TMR-Schichtsysteme 4.1 Prinzipielle Schichtfolge 4.2 Verwendete TMR-Schichtsysteme 4.3 Rekristallisation von Kupfer 4.4 Formierung der TMR-Schichtsysteme 4.4.1 Antiferromagnetische Kopplung an PtMn 4.4.2 Rekristallisation an der MgO-Barriere 4.5 Anpassung der MgO-Schicht – TMR-Effekt und RA-Produkt 4.6 Magnetische Charakterisierung 5 Probendesign 5.1 Beschreibung der vier lithographischen Ebenen 5.2 Layout für statische und dynamischeMessungen 5.2.1 Geometrie 5.2.2 Anforderungen für die Hochfrequenzmessung 5.3 Layout für Zuverlässigkeitsmessungen 5.3.1 Geometrie 5.3.2 Voraussetzungen für die Funktion 5.4 Chiplayout 5.4.1 Zusatzstrukturen 5.4.2 Anordnung der Elemente 6 Fertigung eines Maskensatzes für die optische Lithographie 6.1 Vorbereitung desMaskenrohlings 6.2 Strukturierung mittels Elektronenstrahllithographie 6.3 Ätzen der Chromschicht 7 Ergebnisse und Diskussion der Probenpräparation 7.1 Definition der Grundelektrode 7.1.1 Freistellen der Grundelektrode 7.1.2 Gratfreiheit der Grundelektrode 7.1.3 Oberflächenqualität nach der Strukturierung 7.2 Präparation der magnetischen Nanosäulen 7.2.1 Aufbringen einer Ätzmaske 7.2.2 Ionenstrahlätzen der TMR-Nanosäule 7.2.3 Abmessungen der präparierten Nanosäulen 7.3 Vertikale Kontaktierung 7.3.1 Seitenwandisolation 7.3.2 Freilegen der Kontakte 7.3.3 Aufbringen der elektrischen Zuleitungen 7.4 Die komplette Prozesskette und Ausbeute 8 Magneto-elektrische Charakterisierung 8.1 Messung des Tunnelmagnetowiderstandes 8.2 Stabilität der magnetischen Konfiguration 8.3 Spin-Transfer-Torque an TMR-Nanosäulen 9 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis / This thesis deals with the fabrication of nanopillars with tunnel magnetoresistance effect (TMR-effect), which are used in magnetoresistive memory (MRAM) and may be used as nanooscillators for future near field communication devices. Starting with the selection of a suitable TMR-layer stack with MgO-tunnel barrier, the whole process chain covering the fabrication of the nanopillars, sidewall isolation and preparation of the supply lines on top is developed and optimised. The structures are defined by optical and electron beam lithography, the subsequent patterning is done by ion beam etching (partially reactive) and lift-off. Techniques providing feedback on the nanofabrication are transmission electron microscopy (partially with target preparation by focused ion beam, FIB), scanning electron microscopy and optical microscopy. In this way nanopillars with minimal dimensions reaching 69 nm x 71 nm could be fabricated, of which nanopillars with a size of 65 nm x 87 nm were characterized fundamentally with respect to their magnetic and electric properties. This covers the determination of the TMR-effect and the resistance of the tunnel barrier (RA-product). In addition, the behaviour of the magnetic layers under higher magnetic fields (up to +-200mT) and the switching behaviour of the free layer at different angles between the easy axis of the TMR-element and the external magnetic field were investigated. The spin transfer torque effect could not be detected in the fabricated nanopillars due to the high electrical resistance of the tunnel barriers which were used. The resistance could be lowered by using thinner barriers, but this led to a quick degradation of the barrier when a current was applied. Continuative work should focus on the preparation of tunnel barriers in an appropriate TMR-stack being low resistive and electrically robust at the same time. A first selection of concepts and ideas from the literature for this task is given in the outlook.:Einleitung I Grundlagen 1 Spinelektronik und Magnetowiderstand 1.1 Der Elektronenspin – Grundlage des Magnetismus 1.2 Magnetoresistive Effekte 1.2.1 AnisotroperMagnetowiderstand 1.2.2 Riesenmagnetowiderstand 1.2.3 Tunnelmagnetowiderstand 1.3 Spin-Transfer-Torque 1.4 Anwendungen 1.4.1 Festplattenleseköpfe 1.4.2 Magnetoresistive Random AccessMemory (MRAM) 1.4.3 Nanooszillatoren für drahtlose Kommunikation 2 Grundlagen der Mikro- und Nanostrukturierung 2.1 Belacken 2.2 Belichten 2.2.1 Optische Lithographie 2.2.2 Elektronenstrahllithographie 2.3 Entwickeln 2.4 Strukturübertragung 2.4.1 Die Lift-off Technik 2.4.2 Ätzen 2.5 Entfernen der Lackmaske 2.6 Reinigung 2.6.1 Quellen von Verunreinigungen 2.6.2 Auswirkungen von Verunreinigungen 2.6.3 Entfernung von Verunreinigungen 2.6.4 Spülen und Trocknen der Probenoberfläche 3 Ionenstrahlätzen 3.1 Physikalisches Ätzen – Sputterätzen 3.2 Reaktives Ionenstrahlätzen – RIBE 3.3 Anlagentechnik 3.3.1 Parameter 3.3.2 Homogenität 3.3.3 Endpunktdetektion II Ergebnisse und Diskussion 4 TMR-Schichtsysteme 4.1 Prinzipielle Schichtfolge 4.2 Verwendete TMR-Schichtsysteme 4.3 Rekristallisation von Kupfer 4.4 Formierung der TMR-Schichtsysteme 4.4.1 Antiferromagnetische Kopplung an PtMn 4.4.2 Rekristallisation an der MgO-Barriere 4.5 Anpassung der MgO-Schicht – TMR-Effekt und RA-Produkt 4.6 Magnetische Charakterisierung 5 Probendesign 5.1 Beschreibung der vier lithographischen Ebenen 5.2 Layout für statische und dynamischeMessungen 5.2.1 Geometrie 5.2.2 Anforderungen für die Hochfrequenzmessung 5.3 Layout für Zuverlässigkeitsmessungen 5.3.1 Geometrie 5.3.2 Voraussetzungen für die Funktion 5.4 Chiplayout 5.4.1 Zusatzstrukturen 5.4.2 Anordnung der Elemente 6 Fertigung eines Maskensatzes für die optische Lithographie 6.1 Vorbereitung desMaskenrohlings 6.2 Strukturierung mittels Elektronenstrahllithographie 6.3 Ätzen der Chromschicht 7 Ergebnisse und Diskussion der Probenpräparation 7.1 Definition der Grundelektrode 7.1.1 Freistellen der Grundelektrode 7.1.2 Gratfreiheit der Grundelektrode 7.1.3 Oberflächenqualität nach der Strukturierung 7.2 Präparation der magnetischen Nanosäulen 7.2.1 Aufbringen einer Ätzmaske 7.2.2 Ionenstrahlätzen der TMR-Nanosäule 7.2.3 Abmessungen der präparierten Nanosäulen 7.3 Vertikale Kontaktierung 7.3.1 Seitenwandisolation 7.3.2 Freilegen der Kontakte 7.3.3 Aufbringen der elektrischen Zuleitungen 7.4 Die komplette Prozesskette und Ausbeute 8 Magneto-elektrische Charakterisierung 8.1 Messung des Tunnelmagnetowiderstandes 8.2 Stabilität der magnetischen Konfiguration 8.3 Spin-Transfer-Torque an TMR-Nanosäulen 9 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis