Het Fraunhofer ILT in Aken heeft een compacte EUV-laserbron ontwikkeld. Tijdens testen zijn de onderzoekers erin geslaagd om in een wafer 28 nm brede structuren aan te brengen, maar de resolutie kan nog verder verbeterd worden. De compacte EUV-bron is bedoeld om deze technologie bereikbaar te maken voor start-ups en het midden- en kleinbedrijf, die tot nog toe vanwege de investeringen geen toegang hebben tot deze technologie.
De enorme ontwikkelingen op het vlak van lithografie zorgen er al meer dan een halve eeuw voor dat de Wet van Moore nog steeds actueel is. Er hangt evenwel een behoorlijk prijskaartje aan. De laatste generatie microlithografiesystemen wegen niet alleen meer dan 180 ton, het prijskaartje gaat over de 100 miljoen dollars heen. Niet echt een technologie voor het mkb en start-ups. Precies voor die groepen is het Fraunhofer ILT aan de slag gegaan om betaalbare microlithografie systemen te ontwikkelen. Het basisidee is om periodieke structuren te genereren door de interferentie effecten van coherente straling.
Onderzoekers verwachten met EUV systeem tot een resolutie van 10 nm te komen
Deep UV voor uiteenlopende materialen
Het eerste systeem dat in Aken is gebouwd is een zogenaamd Deep UV lasersysteem, goed voor structuren van enkele honderden nanometers. Voor dit DUV systeem gebruiken de onderzoekers een LEAP 150K laser van Coherent. Het basisidee is het genereren van periodieke structuren via interferentie-effecten van coherente straling, zoals het achromatische Talbot-effect. Binnen 500 µm achter een masker ontstaat een intensiteitsverdeling waarmee microlithografische structuren kunnen worden geproduceerd. Daarmee kan men in een fotolak structuren van 180 nm breed met onderlinge afstanden van 600 nm creëren. Met een hogere energieopbrengst lukt het fijnere structuren aan te brengen, onder andere silicium. Ook voor het bewerken van het oppervlak van PET plastic delen kan men de techniek inzetten.
EUV-lithografie betaalbaar
Het principe werkt ook met golflengten in het extreme ultraviolet (EUV). De Akense wetenschappers hebben hiervoor een eigen straalbron ontwikkeld, de FS5440. Op basis van een gasontlading wordt bij 13,5 nm de straling opgewekt. Hoewel de bron aanzienlijk kleiner is dan die in industriële systemen, volstaat ze volgens de onderzoekers voor veel toepassingen op het vlak van het aanbrengen van nanostructuren. De EUV-bron levert 40W vermogen. In het maskervlak is meer dan 0,1 mW/cm2 intensiteit beschikbaar. Daarmee zijn in Aken structuren van 28 nm aangebracht (halve pitch hoogte). Het Fraunhofer ILT verwacht dat de resolutie nog verder naar beneden kan worden gebracht tot 10 nm.
De toepassingen
De onderzoekers zien onder andere toepassingen bij het aanbrengen van complexe nanostructuren met behulp van computer aided lithografie. Bijvoorbeeld in coatings op reflecterende spiegels voor hoog vermogen lasers of nano antennes. Om start-ups te ondersteunen, biedt het Fraunhofer ILT een compleet proces in eigen huis aan, inclusief simulatie, de productie van de masters en de kwaliteitscontrole van de aangebrachte structuren.
Het Fraunhofer ILT presenteert de DUV- en EUV-systemen tijdens de online conferentie SPIE Photomask Technologies + EUV Lithografie, van 21 – 25 september.
Foto: het EUV systeem dat in Duitsland ontwikkeld is om de technologie bereikbaar te maken voor het mkb.
