Zeiss ist bei EUV dabei

Präzisionsspiegel statt Linsen.

Die Lithografie, also die Belichtung der Chips mit den feinen Transistorstrukturen über immer kurzwelligeres Licht, stellt mit über 35 % an den Herstellkosten für einen Chip den Löwenanteil. Der Trend zu immer kleineren Strukturen dürfte in einigen Jahren extrem kurzwelliges Licht erfordern, um Beugungseffekte auszuschließen. Einige neue Verfahren wurden auf der Semicon Europa präsentiert.
Die amerikanischen Unternehmen AMD, Intel und Motorola haben bereits 1997 mit der EUV LLC (Extreme Ultraviolet Limited Liability Corporation) die Rahmenbedingungen für eine neue Lithografietechnik gesetzt, der sich im Mai 2000 auch Infineon anschloss. Nach der abgeschlossenen Übernahme der Silicon Valley Group, eines der führenden US-Unternehmen in der Chip-Lithografie, setzt auch die niederländische ASM Lithography (ASML) mittelfristig auf EUV-Belichtung, doch dürfte diese Technologie laut General Manager David Chavoustie nicht vor dem Jahr 2007 in den breiten Einsatz kommen. Denn dann dürfte sich der Übergang auf Strukturen von 50 nm bei Speicherchips vollziehen.
EUV arbeitet im Wellenlängenbereich 10 nm bis 14 nm. Obwohl diese Wellenlängen noch als Licht gelten, gibt es gegenüber dem sichtbaren Licht und den langen UV-Strahlen doch gravierende Unterschiede besonders im Verhalten der an der Lithografie beteiligten Materialien. EUV-Strahlung wird von fast allen Materialien einschließlich Sauerstoff absorbiert, die Belichtung der Siliziumscheibe muss daher nahezu unter Vakuum stattfinden. Auch können keine refraktiven optischen Elemente wie Linsen eingesetzt werden, die Belichtungsanordnung besteht ausschließlich aus komplex beschichteten Spiegeln. Auch die Masken sind gegenüber den bisherigen Masken reflektiv, folglich sind völlig neue Technologien zu entwickeln.
Auf der Semicon Europa 2002 konnte die Carl Zeiss SMT, mit der ASML bei Linsen für die optische Belichtung eng zusammenarbeitet, einen wichtigen Fortschritt vermelden. Im Radiometrielabor der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt am Berliner Elektronen-Synchrotron BESSY 2 wurden zum ersten Mal in Europa Strukturen mit Abmessungen von 50 nm belichtet. Die Optik, ein so genanntes Micro Exposure Tool (MET), wurde in Kooperation mit den Lawrence Livermore National Laboratories entwickelt. Sie arbeitet mit extrem kurzwelliger Strahlung im Bereich von 11 nm bis 13 nm.
„Mit dem MET haben wir einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung der EUV-Lithografie erreicht. Gemeinsam mit unserem niederländischen Partner ASML entwickeln wir im Rahmen des Extreme-UV-Alpha-Tool-Integration Consortiums (Extatic) den Nachfolger des MET“, so Dr. Hermann Gerlinger, Vorstandsvorsitzende der Carl Zeiss SMT AG. „Strukturen mit 50 nm sind kein Problem. Wenn wir die Optimierungsreserven bei der System-Justage noch ausschöpfen, traue ich uns sogar 30 nm zu“, stellt dazu Projektleiter Dr. Peter Kürz fest. Die Technologie wird als europäisches Projekt seit Ende 2001 durch das MEDEA+-Programm gefördert. Auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat sich mit öffentlichen Mitteln beteiligt.
Die für die Hochleistungsoptik gefertigten asphärischen Spiegel sind auf wenige nm genau justiert. Sie weisen eine zulässige Abweichung von der mathematisch vorgegebenen Fläche und Oberflächenrauigkeit von Bruchteilen eines nm auf. Dies ermöglicht hohen Kontrast für randscharfe Abbildungen und hohe Reflektivität der Spiegelschicht.
Einen neuen Ansatz für die Produktion von Prototypen ohne Einsatz von teuren Fotomasken zeigte die schwedische Firma Micronic. „Wir haben ein System entwickelt, das mit einem Array aus Mikrospiegeln arbeitet, der das Licht eines UV-Lasers parallel über die zu belichtenden Stellen führt und somit die Belichtungszeit gegenüber der Elektronenstrahlbelichtung signifikant reduziert“, erläutert CEO Sven Lofquist. Diese Technologie könne auch für EUV eingesetzt werden, hier arbeite man zusammen mit ASML an zukünftigen Lösungen. ACHIM SCHARF