Weltrekord bei EUV-Lithographiespiegeln

Signifikante Fortschritte bei der Erforschung von Reflexions­schichten für extrem ultra­violette Strahlung erzielten Forscher des Fraunhofer IWS. Herausragendes Resultat ist ein neuer Weltrekord beim Reflexions­grad, der direkt zu einer Erhöhung der Produktivität von EUV-Litho­graphie­systemen führt. Darüber hinaus konnten im Rahmen des vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbund­projekts „EUV-Projektions­optik für 14-Nanometer-Auflösung“, kurz ETIK, weitere Eigen­schaften der Schichten deutlich verbessert werden, die EUV-Spiegel für höhere numerische Aperturen bei gleich­zeitig verringerter Streu­strahlung ermöglichen.

Die Einführung der EUV-Lithographie geht mit einem funda­mentalen techno­logischen Umbruch bei der Belichtung von Halb­leiter­strukturen einher. Aufgrund der Tatsache, dass es keine für EUV-Strahlung transpa­renten Materialien gibt, ist der Einsatz von Linsen zur Strahl­formung ausge­schlossen. Das optische System muss vollständig mit Spiegeln ausgelegt werden. Die auf den Spiegel­trägern aufge­brachten Reflexions­schichten müssen extreme Anforderungen hinsichtlich Genauig­keit, Stabilität und Reproduzier­barkeit erfüllen. Dies erfordert hochgenaue Prozesse, die die Herstellung von Nano­meter­schichten mit Piko­meter­präzision ermöglichen.

Im Rahmen des Verbundprojekts ETIK unter Leitung des Konsortial­führers Carl Zeiss SMT GmbH und mit Beteiligung weiterer fünf Projekt­partner wurden am Fraunhofer IWS Reflexions­schichten für EUV-Litho­graphie­spiegel erarbeitet, die deutliche Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik zum Beginn des Vorhabens aufweisen. Einerseits wurden die Schicht­rauheiten im hoch­frequenten Spektral­bereich um rund einen Faktor 2 verringert. Dies ermöglicht die Herstellung von Spiegeln mit reduzierter Streu­strahlung und mit verbesserter Nutz­strahlung. Die erreichte Erhöhung des spekularen Reflexions­grades auf 70,75 Prozent führt beim Zusammen­wirken einer Vielzahl von Spiegeln im gesamten optischen System bei sonst identischer Strahl­führung zu einer signi­fikanten Verringerung der Belichtungs­zeit pro Wafer.

Die herausragenden Resultate konnten auch deshalb erreicht werden, weil seit April 2014 im IWS eine neue Beschichtungs­anlage für die Magnetron-Sputter-Deposition verfügbar ist, die sowohl hinsichtlich der Materialien und Prozess­parameter als auch hinsicht­lich der bearbeit­baren Spiegel­größen deutlich flexibler ist. So konnten weitere wichtige Aspekte der Schicht­entwicklung wie die Erarbeitung von Prozessen zur Herstellung von Breit­band­schichten und die Einbe­ziehung neuer Materialien in die Multi­schicht­designs erfolgreich bearbeitet werden. Damit sind hinsichtlich der Beschichtungs­technik wichtige Voraus­setzungen geschaffen worden für den industriellen Einsatz der Technologie zur Herstellung von verlust­armen EUV-Systemen mit hoher numerischer Apertur.

Fh.-IWS / RK