EUV mit flüssigem Xenon

  • 22. June 2004


EUV mit flüssigem Xenon

Physik Journal – Extrem ultraviolettes Licht (EUV) gilt derzeit als Kandidat für die Lithographie der Zukunft. Was fehlt sind geeignete Quellen.

Extrem ultraviolettes Licht (EUV) mit 13 Nanometer Wellenlänge gilt derzeit als hoffnungsvollster Kandidat für die Lithographie der Zukunft. Derzeit erreichen Intel, IBM, Infineon und Co. mithilfe der optischen Lithografie mit UV-Licht (193 nm) Transistorstrukturen von rund 90 Nanometern, doch diese Technologie wird mit einem letzten Entwicklungsschritt über 157-nm-Lichtquellen schon in etwa vier bis fünf Jahren an ihre Grenze stoßen. Doch bevor EUV-Licht über komplexe Spiegelsysteme auf spezielle Masken fokussiert feine Schaltkreise unter der 50-Nanometerschwelle auf die Siliziumrohlinge bannt, muss noch eine intensive EUV-Quelle entwickelt werden.

Ein feiner Strahl aus flüssigem Xenon könnte, mit Laserlicht bestrahlt, als Quelle für extremes UV-Licht dienen. (Foto: Microliquids)

Die Lösung sehen die Forscher der Firma Microliquids, einer Ausgründung der Göttinger Max-Planck-Institute für Strömungsforschung und Biophysikalische Chemie, in einem kontinuierlichen Strahl aus flüssigem Xenon. Mit bis zu 30 bar pressen sie das Edelgas durch eine Mikrometer-feine Düse und erhalten einen 20 bis 40 Mikrometer feinen Jet. Auf diesen richten die Wissenschaftler um Tim Spangenberg das fokussierte Licht eines Nd:YAG-Lasers (532 nm). Dadurch erzeugen sie lokal eng begrenzt ein rund 220000 Kelvin heißes Plasma, das durch strahlende Übergänge des bis zu zehnfach ionisierten Xenons EUV-Licht mit 13,5 Nanometer Wellenlänge aussendet. Zur Leistung ihrer Quelle wollen sich die Forscher nicht äußern.

In verfügbaren EUV-Quellen der Firmen AIXUV (Aachen) und XTREME technologies (Göttingen) wird bisher ein leuchtendes Xenon-Plasma über eine mit mehreren Kilovolt Hochspannung betriebene Gasentladung erzeugt. Das Problem bei diesen Quellen liegt jedoch in der Lebensdauer der Elektroden, die der Hitzebelastung durch das Plasma nur mit extremem Kühlaufwand standhalten. Ein mit Lasern angeregter Xenonstrahl ermöglicht dagegen größere Abstände zwischen heißem Plasma und hitzeempfindlichen Bauteilen. Daher arbeitet neben Microliquids auch XTREME an einer Laser-EUV-Quelle, die mit einem 500-Watt-Laser und bei einer Pulsfrequenz von 10 Kilohertz bisher zwei Watt EUV-Lichtleistung erzielt hat.

Für einen Belichtungsdurchsatz von 300 Wafer-Rohlingen pro Stunde verlangt die Chipindustrie jedoch einen fokussierten EUV-Strahl mit 115 Watt Leistung. Davon sind sowohl Gasentladung also auch ­Laser-Systeme noch weit entfernt.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Juli 2004

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