EUV-Lithografie

EUV-Lithografie (Abkürzung für engl.: Extreme Ultra Violet), auch XUV-Lithografie (eXtreme Ultra Violet), ist ein Fotolithografie-Verfahren, das Licht mit Wellenlängen im Bereich von nur 13,5 Nanometer (das entspricht ca. 91,82 eV) nutzt. Dies soll es ermöglichen, auch zukünftig die Strukturverkleinerung in der Halbleiterindustrie fortzusetzen, um dem Moore'schen Gesetz treu zu bleiben.

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Die EUV-Lithografie gilt dafür als aussichtsreichster Kandidat und kann als Weiterführung der optischen Lithografie mit kleineren Wellenlängen angesehen werden.

Mit diesem Verfahren sind 32 nm-Strukturen erzeugbar.

Erzeugung

EUV-Strahlung wird bei der Erzeugung von Plasmen frei. Solche Plasmen werden in Gasen durch starke elektrische Entladungen oder durch Fokussierung von Laserstrahlung erzeugt. Je nach Art des Gases liegt ein Teil des emittierten Strahlungsspektrums im gewünschten Bereich. So kann beispielsweise Xenon-Gas durch einen gepulsten Nd:YAG-Laser mit sehr hoher Energiedichte angeregt werden. Das erzeugte Plasma kühlt sich durch Strahlungsprozesse wieder ab. Die nutzbare Strahlung für die Halbleiterlithographie liegt in einem kleinen Bereich um 13,5 nm (2% Bandbreite) der auch Inbandbereich genannt wird. Dieser Bereich wird durch die eingesetzten Spiegel (Multilayerspiegel) vorgegeben.

Probleme

Die Verringerung der Wellenlänge bringt allerdings diverse technologische Änderungen mit sich. Denn auf Grund der sehr kurzen Wellenlänge (13,5 nm) wird das Licht schon von der Atmosphäre und von den meisten Materialien vollständig absorbiert. Die mittlere Absorptionslänge in Luft beträgt weniger als einen Millimeter, somit wird die Verwendung von Hochvakuum unumgänglich. Die hohe Absorption bringt es auch mit sich, dass keine refraktiven Optiken, z. B. Linsen, verwendet werden können, stattdessen müssen Spiegeloptiken eingesetzt werden. Die Masken müssen ebenfalls stark reflektierende (rund 70 %) Oberflächen besitzen und unterscheiden sich somit auch von den konventionellen Belichtungsmasken. Des Weiteren stellt die EUV-Technologie sehr viel höhere Anforderungen an die Oberflächenrauheit (± 0,25 nm) aufgrund der Rayleigh-Streuung sowie an die Formtreue der Masken und der zu belichtenden Materialien.

Roadmap

Auf Grund der vielfältigen noch zu lösenden Probleme ist mit einem Produktionsbeginn mit diesem Verfahren nicht vor 2010 zu rechnen.