Fraunhofer-GesellschaftFlache Halter für die EUV-Belichtung
Um Silizium-Wafer bei der Chipherstellung zu belichten, sind spezielle Halterungen notwendig: Chucks. Neuartige elektrostatische Chucks aus Glaskeramik sind enorm flach. Das verhindert Strukturverzerrungen auf der Belichtungsmaske und dem Silizium-Chip.
Kleiner, noch kleiner, winzig. Die Miniaturisierung bei der Chipherstellung schreitet mit beeindruckendem Tempo voran. Immer wieder sprengen Forscher vermeintliche physikalische Grenzen und entwickeln Methoden, um Halbleiterelemente noch kleiner und schneller zu machen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die entsprechenden Verfahren.
Große Zukunft sehen die Experten in der EUV-Lithografie – übersetzt: Lithografie mit extrem kurzer UV-Strahlung. Das Prinzip: Licht mit einer Wellenlänge von 13 Nanometern wird über eine Reflexionsmaske auf die Siliziumscheiben geleitet, um dort Nanometer-Strukturen zu erzeugen. Da die Belichtungsprozesse im Vakuum stattfinden, sind spezielle Vorrichtungen nötig, welche die Silizium-Wafer und die Belichtungsmaske aufnehmen und stabil festhalten. In der Fachsprache heißen sie Chucks. Für die EUV-Lithografie haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF elektrostatische Chucks entwickelt, die sich durch außergewöhnliche Präzision auszeichnen. »Die Anforderungen an die Ebenheit der Chucks sind extrem hoch«, sagt Dr. Gerhard Kalkowski, Wissenschaftler am IOF. »Sind die Chucks nicht superflach, entstehen Höhenabweichungen in der Maske. Diese führen zu Strukturverzerrungen auf den Siliziumchips.« Das IOF setzt spezielle Glasmaterialien ein und hat neue Technologien entwickelt, um die Ebenheit der Chucks zu steigern. Die Forscher haben hervorragende Werte erzielt: Bisher hatte man Höhenabweichungen von über 100 Nanometern gemessen; mit dem neuen Material sinken sie auf 74 Nanometer – ein neuer Rekord. Chuck und Maske verschmelzen so quasi zu einer Ebene. Zudem haben die neuen Chucks weitere Vorteile: »Das Material garantiert hohe Haltekräfte, verteilt über die gesamte Fläche, und verringert den Abrieb«, sagt Kalkowski. Zwei Eigenschaften, die beim EUV-Belichtungsprozess enorm wichtig sind.
Die Chipindustrie profitiert von den Ergebnissen der Forscher, denn Chiphersteller sind insbesondere auf die Stabilität und die Präzision der Chucks angewiesen, um den serienmäßigen Einsatz der EUV-Lithografie zu ermöglichen. Inzwischen arbeiten die IOF-Forscher am nächsten Ziel: flacher als 50 Nanometer.