Automatisiertes und durchsatzstarkes Elektronen-Strahllithografie-System

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536597994

Die Leibniz Universität Hannover trägt im Rahmen der Exzellenzcluster Quantum Frontiers und PhoenixD, in dem Forschungsverbund Quantum Valley Lower Saxony sowie in zahlreichen Forschungsprojekten maßgeblich zur Etablierung und Stärkung der Quantenforschung und der optischen Technologien am Forschungsstandort Deutschland bei. Dabei reicht die Größenordnung der erforschten Strukturen und Bauelemente bis in den einstelligen Nanometerbereich. Als Strukturierungsmethode kommen dabei Lithografie Verfahren zum Einsatz. Das vorhandene Anlagenspektrum bietet dabei die Möglichkeit der wirtschaftlichen aber niedrigauflösenden Strukturierung mittels Laser-Lithografie oder maskenbasierter Fotolithografie. Alternativ besteht die Option der hochauflösenden aber unwirtschaftlichen und daher auf kleinste Bereiche beschränkten Elektronenstrahllithografie durch umgerüstete Rasterelektronenmikroskope. Die zuletzt genannte Option eignet sich daher vorrangig für die Validierung von Konzepten und die Fertigung auf Prototypen-Basis, eine Nutzung im produktionstechnischen Kontext ist jedoch nicht gegeben. Neben der Strukturgröße selbst ist die Linientreue essentiell, da die Maskierung in den nachfolgenden Prozessschritten 1:1 in das Material übertragen wird, was sich in Seitenwandrauigkeiten äußert. Diese wirkt sich bei Wellenleitern in photonischen- und bei Leiterbahnen in quantenoptischen-Anwendungen nachteilig auf die Propagation des Lichts beziehungsweise auf die homogene Ausbildung der induzierten Magnetfelder aus. Aus den genannten Gründen wird daher die Beschaffung eines automatisierten und durchsatzstarken Elektronenstrahllithografie-Systems (kurz: EBL, electron beam lithography System) angestrebt. Solch ein Gerät ermöglicht unter anderem im Rahmen der Exzellenzcluster die Entwicklung von neuartigen Mess- und Sensorkonzepten, die auf photonischen Systemen, dedizierten Halbleitersystemen, Nanostrukturen sowie quanten-manipulierten atomaren und molekularen Ensembles basieren. Da das System einer Vielzahl an Nutzern zugänglich sein soll, stehen die Ergonomie und der Automatisierungsgrad im Vordergrund bei der Auswahl eines geeigneten Systems. Während sich eine Person für den eigentlichen Anlagenbetrieb auszeichnet, soll es den Nutzern möglich sein, mit Hilfe von automatisierten Arbeitsabläufen und einer zugänglichen Mensch-Maschine-Schnittstelle individuelle Belichtungsaufgaben zu erstellen. Die Nutzer berücksichtigen dabei die geometrischen Randbedingungen der Fertigung, müssen aber keine tiefgreifende Expertise im Umgang mit dem EBL-System selbst aufweisen. Im Kontext der Wirtschaftlichkeit soll ein Mehrbenutzer-Betrieb möglich sein, indem bis zu acht unterschiedliche Nutzer ihre Belichtungsaufträge in einem Belichtungsprozess platzieren können. Die Prozessparameter wie Fokussierung, Höhennivellierung und Schreibfeld-Kalibrierung sollen automatisch erfolgen. Nach der Fertigung soll das EBL-System automatisierte Messungen für die Prozesskontrolle durchführen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Automatisiertes und durchsatzstarkes Elektronen-Strahllithografie-System
• Gerätegruppe: 0910 Geräte für Ionenimplantation und Halbleiterdotierung
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz