Förderung durch das BMBFTransferprojekt entwickelt Messsystem für die Herstellung von Mikrochips

16. Februar 2024, von Newsroom-Redaktion

Foto: Heye Buss, CLASS 5 PHOTONICS GmbH

Animation: Ein EUV-Strahl vermisst die nanoskopischen Strukturen auf einem Halbleiterchip

Eine bis zu 1000-fache Steigerung des Durchsatzes bei der Herstellung von Mikrochips – das ist das Ziel des Projekts „MEGA-EUV“, bei dem ein Team der Universität mit DESY und Partnern aus der Industrie kooperiert. Die dafür geplante Entwicklung einer hochleistungsstarken, extrem-ultravioletten Strahlquelle wird nun vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 3,6 Millionen Euro gefördert.

Unsere vernetzte, digitale Welt wird maßgeblich von wegweisenden neuen Technologien geprägt, darunter künstliche Intelligenz, 5G, virtuelle Realität und integrierte Cloud-Services. Bereits heute gibt es schätzungsweise mehr als 40 Milliarden verbundene Endgeräte, die zunehmend auf verteilte Rechenleistung und Datenspeicherung angewiesen sind. In den nächsten zehn Jahren wird sich diese Zahl voraussichtlich um das siebenfache erhöhen.

Für die Energie- und Kosteneffizienz ist es unbedingt erforderlich, die Größe von Transistoren und Mikrochips weiter zu verkleinern. Dies wird durch die Einführung modernster Lithographie – also der Herstellung von Mikrochips durch die Übertragung von Lichtmustern auf eine empfindliche Siliziumplatte (Wafer) – mit extrem ultravioletter Strahlung (EUV) realisiert. Hierbei müssen eine extreme Genauigkeit und Geschwindigkeit erreicht werden. Jedoch scheitert es bislang an entsprechend genauen und schnellen Messsystemen, um die Masken- und Chipqualität zu prüfen.

Das Projekt „MEGA-EUV“, eine neue Kooperation zwischen der Universität Hamburg, dem DESY, den Firmen Class 5 Photonics und Amphos GmbH sowie weiteren Partnern aus der Halbleiterindustrie fokussiert sich daher auf die Entwicklung einer hochleistungsstarken, extrem-ultravioletten Strahlquelle. Ziel ist die Demonstration der weltweit leistungsstärksten kohärenten Table-top EUV-Quelle bei einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern. Diese soll eine drastische Steigerung des Durchsatzes bei der Inspektion von mittels EUV-Lithographie hergestellten Mikrochips erzielen.

Hierzu wird modernste Hochleistungs-Lasertechnologie unter Einsatz innovativer Methoden genutzt. Neue Ansätze zur EUV-Erzeugung und Bildgebung (Class 5 und Universität Hamburg) werden dazu kombiniert mit leistungsstarken Ytterbium-Innoslab-Lasern (Amphos) und Systemen zur Nachkompression der Laserpulse (DESY). Vielversprechende Anwendungsfelder eröffnen sich in der Halbleiterproduktion, der Materialbearbeitung, der Medizintechnik sowie für zahlreiche wissenschaftliche Felder zum Beispiel in der Mikroskopie und der ultraschnellen Optik.

„Das Prinzip der neuen EUV-Quelle basiert auf grundlegenden Arbeiten vor mehr als 30 Jahren, für die im vergangenen Jahr der Nobelpreis in Physik verliehen wurde“, sagt Prof. Dr. Markus Drescher, der den Projektteil der UHH koordiniert. „Ich freue mich, dass wir jetzt wieder einmal zeigen können, dass sich Ausdauer in der Grundlagenforschung für die Gesellschaft auszahlt.“

Dr. Bastian Manschwetus, verantwortlicher Projektleiter beim Hamburger Industriepartner Class 5 Photonics erklärt: „Wir haben schon seit längerem EUV-Quellen im Produktsortiment, aufgrund der geringen Ausgangsleistung war deren Einsatz aber bisher auf wissenschaftliche Anwendungen in der Materialforschung beschränkt. Mit diesem Projekt haben wir eine ideale Kombination aus Markführen in der Laserindustrie und herausragenden Forschungsgruppen gefunden, um die Leistungsfähigkeit solcher Lichtquellen stark zu verbessern und einem größeren Anwenderkreis zu eröffnen.“

Das Vorhaben wird im Rahmen des Programms „Neuartige photonische Werkzeuge für Wirtschaft und Gesellschaft – Laserbasierte Hochenergie-Strahlquellen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit einem Gesamtvolumen von 3,6 Mio. Euro gefördert. Mit der Maßnahme verfolgt das BMBF das Ziel, den Transfer innovativer Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Schlüsseltechnologie Photonik zu unterstützen und damit wichtige Beiträge für Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit sowie für die Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu leisten.