Weltrekord beim Reflexionsgrad von EUV-Lithografiespiegeln
Verlustarme EUV-Systeme mit hoher numerischer Apertur.
Auf dem Weg zu immer kleineren Halbleiterstrukturen spielt die Lithografie mit extremer ultravioletter (EUV) Strahlung eine Schlüsselrolle. In dem vom BMBF geförderten Verbundprojekt „EUV-Projektionsoptik für 14-Nanometer-Auflösung (ETIK)“ sollte die erreichbare Auflösung lithografischer Verfahren auf mindestens 14 Nanometer verbessert werden. Das herausragende Resultat des nun abgeschlossenen Vorhabens ist ein neuer Weltrekord beim Reflexionsgrad, der direkt zu einer Erhöhung der Produktivität von EUV-Lithografiesystemen führt.
Abb.: Dr. Stefan Braun, Maik Menzel und Peter Gawlitza (v.l.n.r.) vor der Beschichtungsanlage für die Entwicklung von EUV-Reflexionsschichten. (Bild: Frank Höhler, IWS)
Die Einführung der EUV-Lithografie 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 Verbundprojektes ETIK unter Leitung des Konsortialführers Carl Zeiss SMT GmbH und mit Beteiligung weiterer 5 Projektpartner wurden am Fraunhofer IWS Reflexionsschichten für EUV-Lithografiespiegel 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 % 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 sogenannten 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.
Neueste Messergebnisse werden vom 14. bis 16. Juni 2016 im Rahmen der 11. Nanofair im Internationalen Congress Center Dresden präsentiert.
IWS / LK
