Die Ankündigung der großen Halbleiterproduzenten Samsung und TSMC im Herbst 2018, EUV-Lithografie (EUVL) für die Herstellung ihrer High-End-Prozessoren einzusetzen, markiert den kommerziellen Durchbruch dieser Technologie nach einer langen Phase der Vorlaufforschung. Die PTB unterstützt bereits seit zwanzig Jahren die Entwicklung von Projektionsoptiken für die EUVL durch At-Wavelength-Metrologie mit Synchrotronstrahlung. Für dieses Arbeitsgebiet ergeben sich jetzt somit ganz neue Herausforderungen und Perspektiven.
Die Messungen in der PTB bei der Arbeitswellenlänge von 13,5 nm („at wavelength“) im Spektralbereich des Extrem-Ultravioletts (EUV) finden an den Synchrotronstrahlungsquellen BESSY II und MLS in Berlin-Adlershof statt, überwiegend im Rahmen von Kooperationen mit Partnern aus Forschung und Industrie. Darunter befinden sich neben zahlreichen Forschungsinstituten sowie kleineren und mittleren Unternehmen insbesondere auch die Carl Zeiss SMT GmbH sowie die holländischen Firma ASML, die mit Optiken von Carl Zeiss derzeit eine weltweite Alleinstellung für EUV-Lithografiemaschinen hält.
Der stetige Entwicklungsdruck in der Halbleiterindustrie zu Strukturbreiten von 3 nm und darunter wird in den nächsten Jahren zu neuen Herausforderungen bei der Weiterentwicklung nicht nur der EUV-Lithografiemaschinen und entsprechenden Projektionsoptiken führen sondern auch zur Entwicklung von neuen Messverfahren zur Charakterisierung der Halbleiter-Nanostrukturen. Auch dazu bietet die Synchrotronstrahlung hervorragende Messmöglichkeiten, etwa durch (ortsaufgelöste) Reflektometrie, Fluoreszenzspektroskopie oder verschiedene Streuverfahren im EUV- bis Röntgenbereich, die bei BESSY II und an der MLS im Rahmen von wissenschaftlichen Arbeiten in den letzten Jahren bereits intensiv entwickelt und eingesetzt wurden.