EUV-Strahlung

Deshalb ist extremes UV-Licht (EUV) eine zukunftssicherndes Werkzeug

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EUV-Strahlung kann Nanostrukturen optimieren – sogar rekordmäßig

Man kann sich als Faustregel merken, dass die Wellenlänge in etwa auch die Größe der Strukturen ist, die man damit erzeugen kann. Bei EUV-Licht sind das folglich einige 10 Nanometer. Die komplette Technologie für EUV-Lithografie wurde in den vergangenen Jahren beziehungsweise Jahrzehnten entwickelt. Derzeit wird sie für die nächste Generation der EUV-Lithografie weiter optimiert. Einzelne Verfahrensschritte wie die Resistentwicklung oder auch die Optimierung von reflektiver Optik können mit der oben genannten EUV-Quelle im Labormaßstab untersucht werden.

Für die optimierte Nutzung des breitbandigen Lichtes bei der Nanostrukturierung haben sich die Experten am ILT aber noch etwas anderes einfallen lassen: Durch Interferenzen im Nahfeld (Talbot-Effekt) können sie die Intensität der EUV-Strahlung lokal erhöhen, wobei im Gegensatz zu Verfahren mit kohärenten Licht eine viel größere Bandbreite der Strahlungsquelle von etwa einem Nanometer genutzt werden kann (Bild 5). Reproduzierbare Belichtungsbedingungen werden durch einen Dosismonitor und ein sehr präzises Abstandssystem gewährleistet.

Maske-Wafer-Positionierungssystem (links) und damit hergestellte Nanostrukturen mit 35 Nanometern Lochdurchmesser. Deren Erzeugung mittels EUV-Strahlung klappt exakt und fehlerfrei.
Maske-Wafer-Positionierungssystem (links) und damit hergestellte Nanostrukturen mit 35 Nanometern Lochdurchmesser. Deren Erzeugung mittels EUV-Strahlung klappt exakt und fehlerfrei.
(Bild: Fraunhofer ILT)

Die Bearbeitung von 1 Quadratmillimeter dauert etwa 30 Sekunden. Ein Stitching der Bearbeitungsbereiche ist möglich. In der Anlage des ILT werden Wafer mit einem Durchmesser bis 100 Millimeter prozessiert. Im Test konnten Strukturen mit einer Größe von 28 Nanometern (halber Pitch) erzeugt werden, was einen Weltrekord für ein so kleines System darstellt. Die physikalische Grenze des Prozesses liegt bei einer Strukturgröße von 7,5 Nanometern (halber Pitch). Die Fehlerquote ist gering, weil die Interferenzstrukturen von Natur aus gleichmäßig sind.

Periodische Nanostrukturen auf quadratzentimetergroßen Flächen können in der optischen Industrie als breitbandige Antireflexionsbeschichtungen oder Polarisatoren ihr Einsatzfeld finden. In der Medizin und Biotechnologie wirken sie als nanoskalige Partikelfilter und in der Elektronik und Messtechnik als neuartige sensorische Elemente.

Fassen wir die EUV-Erkenntnisse hier kurz zusammen

EUV-Strahlung ermöglicht die Erzeugung und die Vermessung von Strukturen im Bereich weniger 10 Nanometer. Mit einer Laboranlage mit 40 Watt Leistung, bei 13,5 Nanometern Wellenlänge können viele Prüf- und Entwicklungsaufgaben umgesetzt werden. Die nötige Prozesstechnik steht bereits zur Verfügung und noch kleinere Wellenlängen wurden durch andere Gasgemische in der Plasmaquelle auch schon realisiert.

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