Optische Schichten für komplexe Informationsstrukturen auf Wafern

Die optische Lithografie ist eine zentrale Schlüsseltechnologie in der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik. Ob Handy, Computer oder Auto: Die Funktionalität unserer alltäglichen technischen Begleiter basiert auf der Technologie der Lithografie. Das Aufbringen komplexer Mikro- und Nanostrukturen auf Wafern bildet die Grundlage für die Kernkomponente aller technischen Geräte: den Mikrochip.

Lithografie beschreibt also den Prozess des Strukturierens von Wafern. Wafer sind im Falle der Mikrochipherstellung reine Siliziumscheiben, auf die zunächst ein strahlungsempfindlicher Film aufgebracht wird, zumeist handelt es sich dabei um eine spezielle Fotolackschicht. Auf den strahlungsempfindlichen Fotolack wird ein Bild einer Fotomaske mittels Belichtung übertragen. Je nach Verfahren kommt es zur Auflösung der belichteten- bzw. unbelichteten Stellen, wodurch eine lithographische Maske entsteht. Durch die so entstandenen Strukturen und durch weitere physikalische bzw. chemische Bearbeitungsschritte, z.B. spezielle Ätzverfahren, entstehen komplexe Schaltkreise.

Der Erfolg des Lithografie-Prozesses hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zum einen besteht die Möglichkeit, die optischen Eigenschaften des Wafers - vor Aufbringung des strahlungsempfindlichen Fotolacks – zu verbessern. Mittels Antireflexionsbeschichtung können z.B. störende Reflexionen kompensiert werden. Zum anderen hängt der Erfolg des gesamten Verfahrens von leistungsstarken Optikkomponenten ab, mit denen die Lithografie ermöglicht wird. Dazu zählen z.B. hochwertige Systeme aus Linsen und Spiegeln.

Zur Erzeugung immer kleinerer Strukturen auf Mikrochips werden zunehmend kürzere Wellenlängen benötigt. Daher gilt die EUV-Lithografie (= extreme ultra violet-Lithografie) als vielversprechender Nachfolger der optischen Lithografie. Mit einer Belichtungswellenlänge von 13,5 nm, statt den bisherigen 193 nm, sollen in Zukunft immer kleinere und leistungsfähigere Mikrochips hergestellt werden. Für die Realisierung werden unter anderem äußerst exakte Spiegel benötigt, die den Strahlengang im Hochvakuum lenken sollen. Eine der derzeit größten Herausforderungen für die industrielle Anwendung der EUV-Lithografie stellt die nutzbare Leistung der Hochleistungs-EUV-Quelle dar, da die extrem kurze Wellenlänge von 13,5 nm nicht mittels Laser emittiert werden kann. Es besteht weiterhin Forschungsbedarf; die klassische optische Lithografie bleibt das Hauptanwendungsverfahren der industriellen Fertigung von Mikrochips.

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