Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker erzeugen extremes UV-Licht: Ein Nieselregen im Laser-Gewitter

24.10.2000


Mit großer Akribie arbeitet Stefan

Düsterer, Mitarbeiter im Jenaer IOQ, an der Anlage, in der extreme

UV-Strahlen produziert werden. Foto: Scheere


Versuchsaufbau: Der weiße Punkt markiert

einen mit dem Hochleistungslaser "abgeschossenen" Wassertropfen.Foto: IOQ, Uni Jena


Für die Leiterplatten-Lithographie in der Chipindustrie werden Wege gesucht, um noch kleinere Strukturen in fotoempfindliches Oberflächenmaterial zu ätzen. Dazu ist Licht mit erheblich kürzeren Wellenlängen erforderlich, als das bisher verwendete. Eine international hochkompetetive Forschung sucht nach Wegen, um den Technologiesprung in der Chip-Herstellung einzuleiten. - In Jena gibt es einen sehr vielversprechenden Ansatz...

Ein merkwürdiges Experiment haben Laserphysiker der Uni Jena in ihrem Labor aufgebaut: Aus einer ultrafeinen Düse rieselt Wasser, rund eine Million Tropfen pro Sekunde, jeder genau 20 Mikrometer groß. Und mit ihrem Titan-Saphir-Hochleistungslaser, einem der stärksten überhaupt in Deutschland, schießen die Wissenschaftler Tropfen für Tropfen ab. Mit 18 Billionen Watt prasseln die Laserpulse auf den kalkulierten Nieselregen. Aber wozu das ganze? Eine Kirmesattraktion? - "Nein", lacht Labor-Chef Prof. Dr. Roland Sauerbrey verstohlen, "wir produzieren extrem kurzes UV-Licht für den bevorstehenden Technologiesprung in der Chipindustrie." Kein Kinderspiel also: Es geht um den entscheidenden Durchbruch, der in wirtschaftlichen Maßstäben Milliardengewinne verspricht.

Bislang arbeiten Chiphersteller bei der Leiterplatten-Lithographie für Prozessoren und Speicherelemente noch mit vergleichsweise langwelligem Licht, das, mittels komplizierter Optik und tonnenschweren, hochreinen Linsen durch eine Maske fokussiert, auf die fotoempfindliche Oberfläche eines Halbleiter-Wavers mikroskopisch feine Leiterstrukturen ätzt. "Diese Technik ist ausgereizt", weiß Sauerbrey, "will man noch kleinere Strukturen erzeugen, muss der Lichtfokus schärfer werden." Das geht aber, wie schon im 19. Jahrhundert der Jenaer Physiker Ernst Abbe in seiner Beugungs-Theorie berechnete, nur mit weitaus kurzwelligerem Licht.

Etwa bei 13,5 Nanometer Wellenlänge soll es rangieren; es ist für das menschliche Auge längst nicht mehr sichtbar und nur mit aufwändigem technischem Equipment zu produzieren. "Dafür gibt es eigentlich drei erfolgversprechende Konzepte", erklärt Sauerbrey, "man kann mit großen und teuren Elektronensynchrotons arbeiten, mit leider ziemlich leistungsschwachen Entladungsquellen oder aber - indirekt - mit starken Laserpulsen." Klar, welchen Weg der Jenaer Laserexperte mit tatkräftiger Unterstützung der Jenoptik AG favorisiert.

Seit Jahren wissen Physiker, dass hochintensive Laserpulse, wenn sie auf Materie auftreffen, dort ein Plasma erzeugen. Hitze, Druck und vor allem die elektromagnetischen Kräfte wirken derart stark, dass die Elektronenbindungen beim Einschlag auseinander fliegen. Dabei werden auch - je nach chemischer Zusammensetzung des Zielmaterials - Photonen, also Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge, frei. Will man extremes UV-Licht (EUV) zwischen 13 und 14 Nanometern Wellenlänge produzieren, eignen sich Lithium-Festkörper als Zielmaterial am besten.

"Das haben wir versucht, aber es ist für unsere Zwecke leider eine Sackgasse", gesteht Sauerbrey. Denn das Material wird schnell verschlissen, und die auseinanderspritzenden Partikel verunreinigen die umgebende Optik. Die Lösung ist schließlich so einfach, dass man kaum darauf kommt. Die Jenaer Experimentalphysiker nehmen Wasser, H(tief)2O. Sauerbrey: "Dabei entsteht ionisierter Sauerstoff, O(hoch)5+, der genau die gewünschten Photonen emittiert." Das Abfallproblem (Debris) entschwindet als Wasserdampf, und der Nachschub rieselt stetig aus der Düse.

Nun arbeitet das Jenaer Expertenteam aus Prof. Roland Sauerbrey, Dr. Heinrich Schwörer, Wolfgang Ziegler, Christian Ziener und Stefan Düsterer "nur noch" an der optimalen Modulation der Laser-Taktfrequenz, um eine maximale Ausbeute an EUV-Licht zu erzielen. "Wir sind ganz zuversichtlich, dass wir in einigen Jahren eine Lichtquelle für die Hochleistungs-Lithographie in Händen halten: mit 13,5 Nanometer Wellenlänge, 100 Watt Durchschnittsleistung und einer Taktfrequenz über sechs Kilohertz."

Den Vorsprung der amerikanischen Konkurrenz haben die Jenaer Experimentalphysiker nahezu eingeholt. "Industriereif ist das Verfahren aber immer noch nicht, denn es fehlt noch die Optik, die unsere EUV-Strahlung auf den Halbleiter-Waver fokussiert", weiß Sauerbrey. Eine hochkomplexe Apparatur wird erforderlich sein, die Komplett-Lösung kann nur ein internationales Konsortium aus Wissenschaft und Industrie entwickeln. "Zumindest sind wir Europäer wieder im Rennen", freut sich der Jenaer Wissenschaftler, "in zehn Jahren müssten wir es schaffen."

Dann verfinstert sich seine Miene. Scheitert das hochambitionierte Forschungsgroßprojekt, so werden künftig nur noch Japaner und US-Amerikaner die Anlagen für die Chipindustrie bauen. Und das kostet Milliardenumsätze und Arbeitsplätze - auch in Deutschland. Eine Phalanx an Hightech-Firmen steht deshalb als Partner bereit; die bundesweite Koordination soll in Kürze das Bonner Wissenschaftsministerium übernehmen.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Roland Sauerbrey

... mehr zu:
»Optik »Physik »UV-Licht »Wellenlänge

Institut für Optik und Quantenelektronik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Tel.: 03641/947200, Fax: 947202
E-Mail: sauerbrey@qe.physik.uni-jena.de

Friedrich-Schiller-Universität


Referat Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Wolfgang Hirsch
Fürstengraben 1
07743 Jena
Tel.: 03641/931031
Fax: 03641/931032
E-Mail: h7wohi@sokrates.verwaltung.uni-jena.de

Dr. Wolfgang Hirsch | idw

Weitere Berichte zu: Optik Physik UV-Licht Wellenlänge

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Schnelle Time-to-Market durch standardisierte Datacenter-Container
28.03.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Modellfabrik Industrie 4.0: Forschungs- und Trainingsplattform für Wissenschaft und Wirtschaft
28.03.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit

Antibiotikaresistenz zeigt sich durch Leuchten

28.03.2017 | Biowissenschaften Chemie