193 nm Lithographie zur Erzeugung von 32 nm Strukturen. Schlussbericht. Lithographie für den 45 nm- und 32 nm-Knoten. Laufzeit des Vorhabens: 01.07.2006 - 30.06.2008
(German)
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Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird untersucht, ob eine weitere Erhöhung der Auflösung eines mit 193 nm Wellenlänge arbeitenden Lithographiesystems zur Fertigung von Chips höchster Integrationsdichte vom optischen System her möglich ist. Es wurden zwei Möglichkeiten untersucht: Erhöhung der numerischen Apertur des Projektionsobjektivs durch die Verwendung neuer Immersionsflüssigkeiten mit hohem Brechungsindex, und die Verwendung sogenannter Double-Patterning-Verfahren, bei denen die Strukturierung in zwei Lithographieschritten durchgeführt wird und somit die Strukturen mit größeren Abständen (Pitch) erzeugt werden können. Für das optische System wurden folgende Punkte als kritisch identifiziert und als Themen des Forschungsvorhabens bearbeitet: das Design eines Projektionsobjektivs mit einer numerischen Apertur NA > 1,5; Auswahl und Optimierung eines neuen Linsenmaterials mit hohem Brechungsindex für die letzte Linse des Systems; Evaluierung der gerätetechnischen Möglichkeiten zur Kompensation der intrinsischen Doppelbrechung des aussichtsreichsten Werkstoffes (LuAG); Evaluierung der Kompatibilität verfügbarer Immersionsflüssigkeiten mit dem optischen System; und Erarbeitung neuer Methoden und Herstellung von Funktionsmustern neuer aktiver optischer Elemente zur Kompensation thermisch induzierter Bildfehler. In die Entscheidung zur Produktentwicklung fließen dann weitere Faktoren wie Kosten, Komponentenverfügbarkeit und konkurrierende Verfahren ein. Bei der Bearbeitung einzelner Punkte wurden folgende Ergebnisse erzielt: ein Objektiv mit Apertur von fast NA = 1,6 wurde entworfen, dass mit vorhandenen Fertigungstechnologien herstellbar ist, wobei aber ein neues Linsenmaterial vorausgesetzt wirs, das heute noch nicht verfügbar ist. Als potentiell geeignete Materialien wurden dazu der Lutetium Aluminium Granat (LuAG) und die Spinell-Keramik untersucht. Bei beiden Werkstoffen wurde die Absorption, die Strahlungsfestigkeit, die Spannungsdoppelbrechung und die Homogenität des Brechungsindexes untersucht und optimiert. Beide Werkstoffe werden auch unter sehr optimistischen Annahmen nicht vor Mitte 2010 verfügbar sein. Für den LuAG, der eine hohe intrinsische Doppelbrechung (IDP) aufweist, wurden optische Anordnungen berechnet, die IDB kompensieren können. Bei der Untersuchung der Immersionsflüssigkeiten wurde ein Verfahren entwickelt, mit denen die letzte Linsenfläche in situ von den durch die EUV-Strahlung generierten Reaktionsprodukten gereinigt werden kann. Wegen der unterschiedlichen Oberflächenspannung neuer Immersionsflüssigkeiten verglichen mit Wasser sind die für Wasser-Immersionssysteme entwickelten Einschlusssysteme kaum übertragbar. Die thermisch induzierten Wellenfrontaberrationen, die zu optischen Fehlern führen, wurden mit Hilfe eines mathematischen Modells simuliert, und die Ergebnisse zum Entwurf von 2D-Temperaturmanipulatoren verwendet, die in die Objektive zur aktiven Korrektur eingebaut werden. Mit der Fertigung mehrerer Prototypen wurde begonnen. Aufgrund der Forschungsergebnisse könnten Lithographiesysteme mit einer High-Index-Immersionsflüssigkeit ab etwa Ende 2011 auf den Markt gebracht werden.
193 nm Lithographie zur Erzeugung von 32 nm Strukturen. Schlussbericht. Lithographie für den 45 nm- und 32 nm-Knoten. Laufzeit des Vorhabens: 01.07.2006 - 30.06.2008
Additional title:
193 nm lithography for manufacturing of 32 nm structures. Final report. Lithography for the 45 nm and 32 nm nodes. Project period: 01.07.2006 - 30.06.2008