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| Optiken für EUV-Lithographie |
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Höhere Packdichte bei Mikrochips
Gemäß der Roadmap für die optische Lithographie – auch Moores Gesetz genannt – werden ab dem Jahr 2010 Strukturen unter 45 nm benötigt. Einer der vielversprechendsten Ansätze zur Erzeugung dieser Strukturen ist die EUV-Lithographie (Extreme Ultra Violet).
Technologie
Strahlung im extremen UV-Bereich (13,5nm) wird von allen bekannten Materialien stark absorbiert, mit der Folge, dass hierfür keine Brechungsoptik eingesetzt werden kann. Es können daher nur optische Systeme mit Umlenkspiegeln realisiert werden. Zudem müssen die Komponenten für die EUV-Belichtung in Hochvakuum betrieben werden, um eine Absorption der EUV-Strahlung durch Gase zu vermeiden.
Artikel im Kundenmagazin Innovation(602 kB).
Optik
Drei optische Subsysteme sind für die EUV-Lithografie erforderlich: Ein Kollektor, der möglichst viel Licht aus der Strahlungsquelle auffängt, ein Beleuchtungssystem, welches das abzubildende Feld auf der Maske gleichmäßig ausleuchtet, und schließlich die Abbildungsoptik, welche die Strukturen von der Maske auf den Wafer verkleinert.
Entwicklungsgrundlagen
Die ersten Entwicklungsarbeiten an der EUV-Lithographie begannen bei Carl Zeiss SMT Mitte der 1990iger Jahre im Rahmen des europäischen Projekts EUCLIDES. Weitere Mittel wurden innerhalb des europäischen Gemeinschaftsprojekts MEDEA sowie durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) zur Verfügung gestellt. Der Entwicklungsschwerpunkt lag zunächst auf einer Technologie zur Herstellung ultragenauer Spiegel. Sowohl die Oberflächenfehler als auch die Oberflächenrauhigkeit der Spiegel für die Abbildungsoptik dürfen eine Größenordnung von wenigen Angström nicht übersteigen (ein Angström entspricht dem Durchmesser eines Wasserstoffatoms). Das notwendige Know-how für die Fertigung der Spiegel für das Beleuchtungssystem besaß Carl Zeiss bereits aus der Herstellung von Synchrotronoptik sowie von Komponenten für verschiedene Röntgensatelliten wie etwa ROSAT und XMM.
Zukünftige Herausforderungen
Weitere Herausforderungen, die bei der Entwicklung und Herstellung optischer Systeme für die EUV-Lithographie zu bewältigen sind, liegen in der Messtechnik für die Oberflächenprüfung der Spiegelsubstrate sowie in deren Beschichtungstechnik. Auch die mechanische Konstruktion muss extrem strengen Anforderungen genügen, da sich die Schwingungen der Maschine während des Belichtungsvorgangs auf keinen Fall auf die Optik übertragen dürfen. Ein weiterer entscheidender Punkt ist die Langzeitstabilität der optischen Systeme. Eine lange Lebensdauer ist eine unerlässliche Vorbedingung für eine erfolgreiche EUV-Produktionmaschine.
Das Micro Exposure Tool MET
Ein wichtiger Kooperationspartner bei den Entwicklungsarbeiten waren die Lawrence Livermoore National Labs (LLNL) in den USA. Dort wurde im Auftrag des Konsortiums EUV-LLC die Grundlagenentwicklung auf dem Gebiet der EUV-Lithographie durchgeführt und ein Konzept für ein aus zwei Spiegeln bestehendes, sogenanntes Micro Exposure Tool (kurz MET) erarbeitet. Das MET basiert auf dem Cassegrain-Prinzip, das von den großen Spiegeln aus der Astronomie bekannt ist. Auftraggeber für das erste Tool, dessen Spiegelkörper von der Carl Zeiss SMT hergestellt wurden, ist die internationale Vereinigung der Chiphersteller SEMATECH. Das erste MET wurde bei LLNL gebaut. Anschließend begann SMT mit der Entwicklung der Gesamtoptik für einen EUV Microstepper im Auftrag des britischen Unternehmens Exitech. Neben der Projektionsoptik – dem MET – gehört dazu auch ein Kollektorsystem, das möglichst viel Strahlung von der Lichtquelle auffangen soll, sowie ein Beleuchtungssystem für die gleichmäßige Ausleuchtung der Maske.
Im Sommer 2004 wurde ein erster EUV-Microstepper bei einem großen Chiphersteller installiert.
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