EUV-Lithographie

Um für das neue Verfahren EUV-Licht zu erzeugen, haben ASML und TRUMPF eine einzigartige Lichtquelle konstruiert: In einer von ASML entwickelten Plasmaquelle werden 50.000 Zinn-Tropfen pro Sekunde in ein Hochvakuum geschossen und dabei jeweils von zwei aufeinanderfolgenden Pulsen eines Hochleistungs-CO2-Lasers von TRUMPF getroffen.

Damit EUV-Licht erzeugt werden kann, muss das Plasma eine Temperatur von fast 220.000 Grad Celsius erreichen. Das ist fast 40 Mal heißer als die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Sonne. Der für diesen Vorgang erforderliche TRUMPF-Laser ist mit 30 kW Leistung der stärkste gepulste Industrielaser weltweit.

Weil ultraviolettes Licht von allen Materialien – auch Luft – absorbiert wird, hat ZEISS SMT für die EUV-Lithographie-Maschine ein optisches System geschaffen, das im Hochvakuum betrieben wird und aus Spiegeln aufgebaut ist. Da die Spiegel während des Belichtungsvorgangs so stabil wie möglich in ihrer Position gehalten werden müssen, war für maximale Kippstabilität ein völlig neues mechatronisches Konzept erforderlich. Dessen Ergebnis spricht für sich: Würde ein Laserstrahl über einen dieser EUV-Spiegel umgelenkt und auf den Mond gerichtet, könnte man damit einen Golfball auf der Mondoberfläche treffen.

Wesentliche Innovationen stecken außerdem in den Spiegeln. Da selbst kleinste Unregelmäßigkeiten zu Abbildungsfehlern führen, wurde für die EUV-Lithographie der weltweit „präziseste“ Spiegel entwickelt. Vergrößerte man ihn auf die Größe Deutschlands, wäre die Zugspitze ganze 0,1 Millimeter hoch. Neben diesem Maß an Genauigkeit erfordern EUV-Spiegel höchste Reflexionsfähigkeit.

Das Fraunhofer Institut IOF fungierte hier als wichtiger Forschungspartner für die Entwicklung von EUV-Multilagenbeschichtungen, sogenannten Bragg-Spiegeln. Dabei wird ein Schichtsystem aus über 100, jeweils wenige Nanometer dicken Einzelschichten mit atomarer Präzision aufgebracht. Besonders herausfordernd ist es dabei, eine möglichst hohe Reflektivität über die gesamte Spiegeloberfläche sowie eine lange Lebensdauer der Beschichtung im späteren Belichtungsprozess zu erreichen.