Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMVerbesserung der Lebensdauer von »state-of-the-art« EUV-Lithografieoptiken durch atomistische Materialberechnung
Ausgehend von geeigneten Strukturmodellen für EUV-Spiegelschichten auf atomarer Skala bestimmen wir die Aktivierungsbarrieren für die wesentlichen Vorgänge zwischen Plasmapartikeln und der obersten Spiegelschutzschicht. So können wir die makroskopisch beobachtete Degradation verstehen und Anregungen geben diese, z. B. in Form verbesserter Schutzschichten, zu unterbinden. So kann die Lebensdauer der verwendeten EUV-Spiegel gesteigert werden.
Im Rahmen eines EU-Verbundprojekts arbeitet das Fraunhofer IWM in einem durch ASML (Advanced Semiconductor Materials Lithography) geführten Konsortium daran, die ambitionierten Ziele der EU zum Ausbau der lokalen Computerchip-Herstellung in Europa zu erreichen. Ziel des Vorhabens »14 AMI« ist es, das Auflösungsvermögen von EUV-Lithografieanlagen (engl.: »extreme ultra violet«, EUV) auf 14 Angström abzusenken, während der Durchsatz der komplexen und teuren EUV-Anlagen durch eine gesteigerte Lebensdauer verbessert werden soll. Unterstützt wird unser Konsortium durch das »Chips Joint Undertaking« (»Chips JU«, vormals «KDT JU«) und seinen Mitgliedern, einschließlich der Aufstockungsfinanzierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Am Fraunhofer IWM arbeiten wir vor allem daran, phänomenologisch beobachtete Indizien über die Degradation der Spiegelsysteme durch Computerberechnungen auf atomarer Skala aufzuklären. So können die auftretenden Materialfehler verstanden und Schritte zu deren Prävention abgeleitet werden.
Technisch bedeutet dies, zunächst die (Mikro-)Struktur der Schutzschichten der Spiegelsysteme zu verstehen und geeignete Modelsysteme auf atomarer Skala zu definieren. Für diese Modelsysteme können dann die relevanten Prozesse der Wechselwirkung zwischen Plasmateilchen und den Schutzschichten berechnet werden, also die chemischen und physikalischen Vorgänge der Dekomposition, Absorption, und Diffusion. Diese beschreiben wir quantitativ mittels Berechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse können Schritte abgeleitet werden, um die bisher eingesetzten Schutzschichten zu verbessern. Die Bewertung der (modifizierten) Schutzschichten erfolgt dann direkt auf atomarer Skala oder durch Übertrag der quantitativen Ergebnisse in Simulationen auf höherer Skala.
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