Elektronenstrahllithographie Gerät

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530414946

Die Elektronenstrahllithographie ist die flexibelste, vielseitigste und leistungsfähigste Lithographietechnik für die Herstellung von Nanostrukturen bis in den Sub-10 Nanometerbereich. Aufgrund des relativ geringen Platzbedarfs modernster Geräte und der moderaten Betriebskosten ist sie ideal für akademische Nanotechnologie-Labore wie das Zentrallabor für Mikro- und Nanotechnologie, die zentrale Reinraumeinrichtung der RWTH Aachen, die Mikro- und Nanofabrikationstechnologien für interne und externe Nutzer bereitstellt. Zwar stehen am Zentrallabor derzeit zwei Elektronenstrahllithorgaphie-Anlagen zur Verfügung, doch können die vorhandenen Geräte die Anforderungen aktueller und zukünftiger Forschungsprojekte nicht erfüllen. Insbesondere die Herstellung komplexer Maskenmuster (im Wafermaßstab) sowie die Strukturierung von Strukturen, die sich über mehrere Schreibfelder erstrecken, haben sich als ungeeignet oder gar unmöglich erwiesen. Gründe dafür sind ein unzureichender Pattern-Generator, der die für komplexe Muster erforderlichen großen Datenmengen nicht verarbeiten kann, und ein zu großer Stitching-Fehler. Außerdem begrenzt die limitierte Beschleunigungsspannung der vorhandenen Geräte (maximal 30 Kilovolt) die Auflösung und führt zu einem erheblichen Proximity-Effekt. Letzterer kann in vielen Fällen nicht korrigiert werden, da die notwendige, aufwendige Proximity-Korrektur zu derart komplexen Maskenmustern führt, die vom Pattern-Generator nicht verarbeitet werden können. Schließlich führt die begrenzte Beschleunigungsspannung auch zu einer Aufladung von isolierenden Substraten, was zu erheblichen Verschiebungen und Verzerrungen der vorgesehenen Strukturen führt. Während ein reduzierter Proximity-Effekt und eine Vermeidung der Aufladung isolierender Substrate mit eher niedrigen Beschleunigungsspannungen erreicht werden könnte, ist die lithografische Auflösung in diesem Fall stark beeinträchtigt und erfordert sehr dünne Resistschichten, die für Ätz- und Lift-off-Prozesse oft ungeeignet sind. Zu den wissenschaftlich-technischen Problemen der beiden bestehenden Lithrographiegeräten kommt hinzu, dass beide auf einer Rasterelektronenmikroskopiesäule basieren, die nicht mehr hergestellt wird. Daher ist der Zugang zu Ersatzteilen nur so lange gewährleistet, wie sie beim Hersteller der Lithographiegeräte verfügbar und auf Lager sind. Das Zentrallabor für Mikro- und Nanotechnologie wird folglich früher oder später nicht mehr in der Lage sein, Elektronenstrahllithographie, d.h. die zentrale Nanostrukturierungstechnik, anzubieten. Aus den genannten Gründen wird ein neues, hochmodernes Elektronenstrahllithographie-Gerät mit einer Beschleunigungsspannung von 100 Kilovolt, minimalen Stitching-Fehlern und der Fähigkeit, komplexe Maskenmuster zu bearbeiten, beantragt. Damit wird das Zentrallabor mit den notwendigen Lithographie-Kapazitäten im Nanobereich ausstattet, um die Forschungsprojekte der kommenden Jahre durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Elektronenstrahllithographie Gerät
• Gerätegruppe: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr. Joachim Knoch