Logo PTB

EUV-Lithografie geht an den Start

28.03.2019

Kollektorspiegel für eine EUVL-Plasmaquelle montiert auf dem Proben-Goniometer im EUV-Reflektometer der PTB.(Foto: Fraunhofer IOF und CYMER)

Metrologie mit Synchrotronstrahlung für die Halbleiterfertigung

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.

Ausgehend von einem Messzeitumfang von derzeit mehr als 6000 Stunden pro Jahr an zwei EUV-Strahlrohren bei BESSY II und an der MLS ergeben sich aus den aktuellen und zukünftigen Entwicklungen bei der EUVL sehr positive Perspektiven für die Metrologie mit Synchrotronstrahlung, auch in Hinsicht auf eine zukünftige Synchrotronstrahlungsquelle BESSY III. Deren Projektierung erfordert ein Vorlauf von etwa 10 Jahren und steht nach 20 Jahren Betrieb von BESSY II jetzt an. Metrologie für EUVL wird dabei ein wichtiger Aspekt sein.

Ansprechpartner:

M. Richter, 7.1, E-Mail: Opens window for sending emailMathias.Richter(at)ptb.de

F. Scholze, 7.12, E-Mail: Opens window for sending emailFrank.Scholze(at)ptb.de