Optische Konstanten im EUV-Bereich

Die Einführung der EUV-Lithografie in die kommerzielle Halbleiterfertigung hat den industriell genutzten Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung hin zu Wellenlängen um 13,5 nm erweitert. Für die Entwicklung optischer Komponenten wie Spiegel, Gitter oder Fotomasken für diesen Spektralbereich müssen die optischen Eigenschaften der genutzten Materialien genau bekannt sein. Beim lithografischen Prozess wird durch ein optisches Abbildungssystem das Urbild der Halbleiterstruktur von der Fotomaske auf den Chip-Rohling verkleinert übertragen.

Insbesondere für die Fotomaske ist die Auswahl der Materialien kritisch: Der erreichbare Kontrast der Abbildung wird wesentlich bestimmt durch die Effekte von Strahlabschwächung und Phasenverschiebung in der Fotomaske selbst. Diese Effekte hängen extrem sensitiv vom komplexen Brechungsindex der verwendeten Materialien ab. Die bisher existierenden Datenbanken für Brechungsindices im EUV-Bereich enthalten für viele chemische Elemente und erst recht deren Verbindungen meist nur Abschätzungen auf Basis weniger gemessener Werte.

Die PTB hat im Rahmen EU-geförderter Forschungsprojekte und langjähriger Kooperationen mit Forschungsinstituten und Firmen aus der Halbleiterindustrie die optischen Eigenschaften technologisch relevanter Materialien für EUV-Fotomasken systematisch untersucht. Mithilfe dieser Daten können neue Materialsysteme gesucht und optimiert werden, um den optischen Kontrast der abzubildenden Strukturen auf den Halbleiterchips zu verbessern. Die Ergebnisse für einen ersten Satz von 19 Materialien wurden jetzt publiziert und damit für die Technologieentwicklung bereitgestellt. Für einen einfachen und schnellen Zugriff wurden sie als Grundstein einer Datenbank frei zugänglich gemacht, die zukünftig ständig mit neuen Ergebnissen erweitert werden soll.