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Kurzwelliges Licht für winzige Strukturen

EUV-Lithographie könnte Halbleiterfertigung revolutionieren

Seit den Anfängen der Halbleiterindustrie werden Chips durch Belichtung hergestellt. Doch um in Zukunft immer kleinere Strukturen und damit auch mehr Transistoren herstellen zu können, ist ein Technologiesprung zu einer neuen Lithographie-Generation nötig. Als ein aussichtsreicher Kandidat gilt die Extreme Ultraviolett EUV-Lithographie. Das Prinzip: Licht mit einer Wellenlänge von 13 Nanometern wird über eine Reflexionsmaske auf die Siliziumscheiben geleitet, um dort Nanometer-Strukturen zu erzeugen.

Forscher entwickeln EUV-Lichtquellen

Im Erfolgsfall wird die EUV-Technologie die komplette Halbleiterfertigung revolutionieren und den Bestand des Moor´schen Gesetzes der Verdopplung der Leistung alle 18 Monate sichern. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT, des Lehrstuhls für Lasertechnik, der Firma AIVUX und Philips Extrem UV entwickeln solche EUV-Lichtquellen.

Doch die Arbeiten mit EUV erfordern auch neue Werkzeuge und Fertigungsverfahren: Die kurzwellige EUV-Strahlung wird von allen Materialien, selbst von Luft, absorbiert. Daher muss der gesamte Belichtungsprozess im Vakuum stattfinden. Außerdem können nicht wie bisher transparente Masken und Linsen eingesetzt werden. Hier müssen neue Systeme entwickelt werden.

Mit dem Hochtemperatur-Kollektorspiegel sind die kurzwelligen EUV-Strahlen effizient zu führen. © Fraunhofer IOF

Elektrostatische „Chucks“

So sind zum Beispiel spezielle Vorrichtungen nötig, welche die Silizium-Wafer und die Belichtungsmaske aufnehmen und auch im Vakuum stabil festhalten. In der Fachsprache heißen sie „Chucks“. Für die EUV-Lithographie haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF elektrostatische Chucks entwickelt, die extrem flach sind. Das IOF setzt spezielle Glasmaterialien ein und hat neue Technologien entwickelt, um die Ebenheit der Chucks zu steigern. Bisher wurden Höhenabweichungen von über 100 Nanometern gemessen; mit dem neuen Material sinken sie auf 74 Nanometer.

Besonders effizient lässt sich EUV-Licht über hoch reflektierende Spiegeloptiken führen. Forscher des IOF arbeiten an neuen Kollektorspiegeln für die EUV-Lithographie. Ziel ist es, die Langzeitstabilität und die Reflexion zu verbessern. Dazu haben die Forscher die Kollektorsubstrate mit Hochtemperatur-Gradientensystemen beschichtet. Die Molybdän-Silizium-Schichten sind für eine maximale Reflexion von 13,5 Nanometer und eine Arbeitstemperatur von 400 Grad Celsius optimiert. Anspruchsvoll ist die Herstellung von hochpräzisen Projektionsoptiken, die EUV-Licht gut reflektieren. Forschern des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS gelangt es, eine Reflexion von über 70 Prozent zu erzielen. Das ist Weltbestwert.

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Birgit Niesing / Fraunhofer-Magazin
Stand: 05.06.2009

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Licht nach Maß
Ein universelles Werkzeug mit großem Potenzial

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