Wie lassen sich Strukturen erzeugen, die kleiner als ein Mikrometer sind? Und wie kann man sogar noch kleinere Strukturen unter 100 Nanometer ohne gro\u00dfen Aufwand herstellen? Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Lasertechnik ILT haben f\u00fcr solche Fragen mehrere Technologien entwickelt. Damit k\u00f6nnen sie periodische Mikrostrukturen simulieren, herstellen und vermessen. Sie nutzen daf\u00fcr phasenschiebende Transmissionsmasken, die Nanostrukturen bis hinunter zu 28 Nanometern effizient generieren k\u00f6nnen.<\/b><\/p>\n
Seit \u00fcber 50 Jahren verdoppelt sich die Dichte der Transistoren auf den integrierten Schaltkreisen etwa alle zwei Jahre. Die Einhaltung dieses von Gordon Moore formulierten Gesetzes wird durch immer neue Fortschritte in der Mikrolithografie erm\u00f6glicht. Der technische Fortschritt dahinter ist immens. Immens ist inzwischen aber auch der systemtechnische Aufwand zur Herstellung kleinster Strukturen. Ein Mikrolithografiesystem der neuesten Generation kostet deutlich \u00fcber 100 Millionen Dollar und wiegt 180 Tonnen.<\/p>\n
\u00bbWir entwickeln Technologien zur Herstellung von Nanostrukturen, die auch Start-ups oder Mittelst\u00e4ndler bezahlen k\u00f6nnen\u00ab beschreibt Dr. Serhiy Danylyuk, Teamleiter EUV and DUV Technology am Fraunhofer ILT in Aachen die Strategie seiner Arbeitsgruppe.<\/p>\n
Die Grundidee ist die Erzeugung periodischer Strukturen \u00fcber Interferenzeffekte koh\u00e4renter Strahlung, wie den achromatischen Talbot-Effekt. Dabei entsteht im Nahfeld, also weniger als 500\u00a0\u00b5m hinter einer Maske, eine Intensit\u00e4tsverteilung, mit der mikrolithografisch Strukturen erzeugt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Mit einem KrF-Excimer-Laser bei 248 nm Wellenl\u00e4nge lassen sich so Strukturen mit einer Periode von mehreren hundert Nanometern erzeugen. Am Fraunhofer ILT wurde das mit einem LEAP150K Lasersystem der Firma Coherent erprobt. 180\u00a0nm breite Linien lassen sich so mit einer Periode von 600\u00a0nm in Fotolack generieren. Mit h\u00f6heren Energien von 250\u00a0mJ\/cm\u00b2 kann au\u00dferdem Silizium auf Glas in diesen Strukturgr\u00f6\u00dfen abgetragen werden. Dar\u00fcber hinaus ist diese Technologie gut geeignet f\u00fcr den Abtrag von PET-Kunststoff-Oberfl\u00e4chen auf 300\u00a0nm-Skala.<\/p>\n
Das Prinzip funktioniert auch mit den Wellenl\u00e4ngen im extremen Ultraviolett (EUV). Daf\u00fcr haben die Aachener mit der \u00bbFS5440\u00ab eine eigene Strahlquelle entwickelt. Auf Basis einer Gasentladung wird die notwendige Strahlung bei 13,5\u00a0nm erzeugt. Sie ist erheblich kompakter als die laserbasierte EUV-Quelle, wie sie in den gro\u00dfindustriellen Anlagen zum Einsatz kommt. Dennoch ist die Leistungsf\u00e4higkeit f\u00fcr viele Anwendungen bei der Herstellung oder Vermessung von Nanostrukturen mehr als ausreichend.<\/p>\n
Die EUV-Quelle ist mit einer \u00dcberwachung der Leistung und des Spektrums ausger\u00fcstet. Sie erzeugt bis zu 40 W bei 13,5\u00a0nm in +\/-1\u00a0Prozent Bandbreite. Die verf\u00fcgbare Intensit\u00e4t in der Maskenebene betr\u00e4gt mehr als 0,1\u00a0mW\/cm\u00b2. Damit werden in der Anlage des Fraunhofer ILT Wafer mit bis zu 100\u00a0mm Durchmesser bearbeitet. Im Test konnten mit Hilfe des achromatischen Talbot-Effektes Strukturen mit einer Strukturgr\u00f6\u00dfe von 28\u00a0nm (half pitch) hergestellt werden. F\u00fcr so eine kleine Anlage ist das Weltrekord. In Zukunft soll die Aufl\u00f6sung noch weiter bis zu 10\u00a0nm gesteigert werden.<\/p>\n
Periodische Nanostrukturen haben unterschiedliche Anwendungen. Sie sind zum Beispiel optimal, um neue Fotolacke (engl. resists<\/i>) im EUV-Bereich zu testen. Die am Fraunhofer ILT entwickelte Technologie erm\u00f6glicht es zudem, komplexe Geometrien und Strukturen zu erzeugen. Daf\u00fcr werden Methoden der computergest\u00fctzten Lithografie genutzt. So k\u00f6nnen nanostrukturierte Beschichtungen auf breitbandig reflektierenden Spiegeln f\u00fcr Hochleistungslaser oder Nanoantennen f\u00fcr spezielle plasmonische Strukturen aufgebaut werden.<\/p>\n
Das Ziel der Experten am Fraunhofer ILT ist dabei eine nachhaltige Technologieentwicklung: \u00bbF\u00fcr uns ist es wichtig, die Prozesskette komplett anbieten zu k\u00f6nnen\u00ab, sagt Projektleiter Danylyuk. \u00bbDeshalb haben wir auch von der Simulation \u00fcber die Maskenfertigung bis hin zur Vermessung von Oberfl\u00e4chen und Schichten die Prozesse im Haus aufgebaut.\u00ab Startups oder interessierten Mittelst\u00e4ndlern wird so der Zugang zu dieser Spitzentechnologie zu vertretbaren Investitionskosten erm\u00f6glicht. Weitere Details werden auf der Online-Konferenz SPIE Photomask Technologies + EUV Lithography vom 21. bis 25. September pr\u00e4sentiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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