Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit atomarer Präzision: Technologien für die übernächste Chipgeneration

24.05.2016

Im Projekt »Beyond EUV« entwickeln die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena wesentliche Technologien zur Fertigung einer neuen Generation von Mikrochips mit EUV-Strahlung bei 6,7 nm. Die Strukturen sind dann kaum noch dicker als einzelne Atome und ermöglichen besonders hoch integrierte Schaltkreise zum Beispiel für Wearables oder gedankengesteuerte Prothesen.

Gordon Moore formulierte 1965 das später nach ihm benannte Gesetz, wonach sich alle ein bis zwei Jahre die Komplexität integrierter Schaltungen verdoppelt. Er galt damals als Visionär und Vordenker. Heute sind wir über 50 Jahre weiter und sehen, dass die Integrationsdichte elektronischer Schaltkreise immer noch weiter wächst.


Bild 1: Das Foto zeigt ein entladungsbasiertes Plasma.

©Fraunhofer ILT, Aachen


Bild 2: Am Fraunhofer IOF in Jena werden Spiegelschichten mit atomarer Präzision hergestellt.

© Fraunhofer IOF, Jena

Inzwischen können wir ganze Bibliotheken auf einem Chip im Smartphone speichern. Möglich wurde das vor allem durch revolutionäre Fortschritte in den optischen Technologien und in der Materialwissenschaft. Und obwohl physikalische Grenzen sichtbar werden, ist die Entwicklung noch nicht am Ende: Wissenschaftler an Fraunhofer-Instituten in Jena und Aachen arbeiten an der nächsten Technologiestufe für noch kleinere Strukturen.

Neue Targetmaterialien für die 6.7 nm-Strahlquelle

Ein entscheidender Parameter für die lithografische Erzeugung immer kleinerer Strukturen ist die verwendete Lichtwellenlänge. In den siebziger Jahren reichte das UV-Licht einer Quecksilberdampflampe, in den Neunzigern kamen Excimerlaser bei 193 nm dazu.

Mit diesen Strahlquellen und ausgefeilten Methoden der optischen Lithografie werden heute Strukturgrößen von bis zu 14 nm industriell gefertigt.

In den letzten 10 Jahren wurde mit der EUV-Lithografie eine völlig neue Technik entwickelt, die bei einer Wellenlänge von 13,5 nm arbeitet. Dafür wird ein Zinntröpfchen mit einem Hochleistungslaser beschossen, die entstehende Strahlung im Extrem-UV (EUV) soll in den nächsten Jahren Strukturgrößen von 10 nm und darunter ermöglichen.

Wissenschaftler am Fraunhofer ILT haben an der EUV-Technologie maßgeblich mitgearbeitet und konzentrieren sich jetzt auf den nächsten Schritt: Die Technologie für Strahlung von etwa 6,7 nm Wellenlänge. Statt mit Zinn arbeiten sie mit Targets aus Gadolinium- oder Terbiumlegierungen, die entsprechend kürzere Wellenlängen ermöglichen.

Zur Charakterisierung der Strahlquelle wurde gemeinsam von Teams beider Fraunhofer-Institute ein neues Optiksystem entwickelt. Damit lassen sich Parameter wie die Lichtleistung räumlich und spektral hochaufgelöst messen.

Die Strahlquelle produziert inzwischen genügend Leistung, um damit Versuche an neuen Spiegelschichten oder lichtempfindlichen Lacken (Resists) zu unternehmen. Für die nötige Leistungsskalierung wird sie kontinuierlich weiterentwickelt.

Spiegelschichten mit atomarer Präzision

Im Unterschied zur klassischen optischen Lithografie arbeitet die EUV-Lithografie ausschließlich mit reflektiver Optik, wobei die Spiegel extrem hohen Anforderungen gerecht werden müssen. Die Dicke der Spiegelschichten muss inzwischen im Bereich von 10 Pikometern stimmen. Das ist weniger als ein Atomdurchmesser.

Die Erzeugung der EUV-Strahlung ist aufwändig und teuer, entsprechend zählt jedes Prozent an Reflektivität. Bei den Spiegeln für 13 nm konnte mit Silizium- und Molybdänschichtsystemen etwa 65% Reflektivität erreicht werden. Für 6,7 nm haben die Experten vom Fraunhofer IOF in Jena spezielle Systeme aus Lanthan- und Borverbindungen entwickelt. Und auch hier kämpfen sie darum, die theoretische Grenze von etwa 70% zu erreichen.

Anwendungen in vielen Bereichen

Schon heute gibt es mehr Mobiltelefone als Menschen auf der Erde, möglich wurde das unter anderem durch die enormen Fortschritte der Mikrolithografie. Sie bleibt auch für die nächsten Jahre und für neue Themen wie Industrie 4.0 oder das Internet der Dinge von größter Bedeutung.

Deshalb arbeiten die Experten der Fraunhofer-Institute für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und für Lasertechnik ILT seit Anfang 2014 daran, die Grundlagen für Lithografieverfahren bei noch kürzeren Wellenlängen zu erarbeiten. Begleitet durch Industriepartner von Carl Zeiss SMT und ASML arbeiten Sie im Projekt »Beyond EUV« noch bis Ende 2016 an der Entwicklung von wesentlichen Komponenten für die Technologie bei 6,7 nm.

Mit den neuen Lithografietechnologien werden Strukturen mit der Dicke von wenigen Atomen möglich. Für Schaltkreise aus solchen Strukturen gibt es schon heute viele Ideen: Neben noch höheren Speicherkapazitäten für Cloudanwendungen und Big-Data-Prozesse könnten sie auch für gedankengesteuerte Prothesen oder eine stärker personalisierte Medizin genutzt werden.

Ansprechpartner

Dr. rer. nat Klaus Bergmann
Gruppenleiter EUV-Technik
Telefon +49 241 8906-302
klaus.bergmann@ilt.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen

Prof. Dr. Norbert Kaiser
Abteilungsleiter Optische Schichten
Telefon +49 3641 807-321
norbert.kaiser@iof.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für angewandte Optik
und Feinmechanik IOF, Jena

Weitere Informationen:

http://www.ilt.fraunhofer.de/
http://www.iof.fraunhofer.de/

Petra Nolis | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Seilzugsensor MH60 – erfolgreicher Einsatz in rauer Umgebung
20.04.2018 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht Treiber für Digitalisierung von Industrieanlagen: ABB, HPE und Rittal stellen Secure Edge Data Center vor
20.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics