MEGA-EUV – Hochenergie-Strahlquelle zur Inspektion von Mikrochips

Unsere vernetzte, digitale Welt wird maßgeblich von wegweisenden neuen Technologien geprägt, darunter Künstliche Intelligenz, 5G, Virtuelle Realität und integrierte Cloud-Services. Bereits jetzt gibt es über 40 Milliarden verbundene Endgeräte, die zunehmend auf verteilte Rechenleistung und Datenspeicherung angewiesen sind. 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 mit extrem ultravioletter Strahlung (EUV) realisiert. Hierbei müssen eine extreme Genauigkeit und Geschwindigkeit erreicht werden, jedoch scheitert es an entsprechend genauen und schnellen Messsystemen, um die Masken- und Chipqualität zu prüfen.

Das Projekt MEGA-EUV, eine Kooperation zwischen DESY, der Universität Hamburg, den Laserherstellern Class 5 Photonics und Amphos sowie weiteren Partnern aus der Halbleiterindustrie fokussiert sich auf die Entwicklung einer hochleistungsstarken, extrem ultravioletten Strahlquelle. Ziel ist die Entwicklung der weltweit leistungsstärksten kohärenten Table-top EUV-Quelle bei einer Wellenlänge von 13.5 Nanometern. So soll eine bis zu 1000-fache Steigerung des Durchsatzes bei der Inspektion von Mikrochips erzielen, die mittels EUV-Lithographie hergestellt wurden. Hierzu wird modernste Hochleistungs-Lasertechnologie unter Einsatz neuartiger Methoden genutzt. Leistungsstarke Ytterbium-Innoslab-Laser (Amphos), Systeme zur Nachkompression der Laserpulse (DESY) sowie neue Ansätze zur EUV-Erzeugung und Bildgebung (Class 5 und Universität Hamburg) kommen hierbei zum Einsatz. Mögliche Anwendungsfelder, die sich dadurch eröffnen, sind in der Halbleiterproduktion, der Materialbearbeitung, der Medizintechnik sowie für zahlreiche wissenschaftliche Felder zum Beispiel in der Mikroskopie und ultraschnellen Optik vorhanden.

„Mit dem Projekt MEGA-EUV wollen wir neue Anwendungsfelder für Hochenergie-Strahlquellen erschließen und den gesellschaftlichen Nutzen der Technologien in Industrie und Grundlagenforschung erhöhen“, sagt Christoph Heyl, der das Projekt bei DESY leitet. „Durch die erweiterten Inspektionsmöglichkeiten für Mikrochips kann das Projekt neue Perspektiven in der Chipindustrie ermöglichen und damit die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands in diesem Sektor erhöhen.“

Bastian Manschwetus, verantwortlicher Projektleiter beim 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 Markführern 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 Gesamtfördervolumen von 3,6 Mio. Euro gefördert. Mit der Fördermaßnahme 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.