Effizientere und kostengünstigere Produktion von mikroelektronischen Bauteilen

Fortschritte in der E-Beam Lithografie

Das Projekt IndiNaPoly hat sich zum Ziel gesetzt, die Lücke zwischen Sensitivität und Auflösung in der E-Beam Lithografie zu schließen. Unser Fokus liegt darauf, diese Technologie für die Herstellung von Chips in mittleren Stückzahlen von 1.000 bis 100.000 pro Jahr nutzbar zu machen.

Durch die individuelle Anpassung des Binderpolymers nach dem Baukastenprinzip sowie die Abstimmung der lithografischen Prozessschritte auf das jeweilige Polymer entwickeln wir ein besseres Verständnis für den Zusammenhang zwischen Polymerstruktur und Abbildungseigenschaften. Dies soll zur Entwicklung neuer Resiste führen, die Auflösungen von weniger als 20 nm bei 6- bis 7-facher Sensitivität erreichen.

Zusätzlich tragen kürzere Prozesszyklen zur Energieeinsparung und zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks bei. Wir prüfen auch Nachhaltigkeitsaspekte wie die Substitution fossil basierter Prozesschemikalien und die Recyclingfähigkeit von Produktionsabfällen.

In einem wettbewerbsintensiven Umfeld, in dem Länder wie China und Taiwan stark in Halbleitertechnologien investieren, ist die deutsche Halbleiterindustrie auf kontinuierliche Investitionen in Forschung und Entwicklung angewiesen. Das Projekt IndiNaPoly stellt einen wichtigen Schritt dar, um die Produktion von mikroelektronischen Bauteilen effizienter und kostengünstiger zu gestalten.

Die Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und dem Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS ist entscheidend für die Umsetzung dieser innovativen Ansätze.

E-Beam Lithografie optimiert für Massenproduktion von Halbleiterbauteilen

Das Hauptziel des Projekts "IndiNaPoly" besteht darin, die Leistungsfähigkeit der E-Beam Lithografie zu optimieren, um sie für die Massenproduktion von Halbleiterbauteilen zu erschließen. Dies wird durch die Entwicklung neuer Resiste erreicht, die mit maßgeschneidert synthetisierten Polymeren formuliert sind und dadurch, dass der Lithografieprozess präzise darauf abgestimmt ist.

Effizient und kostengünstig:

Die neuen Resiste zielen darauf ab, kompaktere und zuverlässigere mikroelektronische Bauteile effizienter und kostengünstiger herzustellen. Zusätzlich sollen kürzere Prozesszyklen zur Energieeinsparung und zur Verringerung des CO₂-Fußabdrucks beitragen.

Nachhaltigkeit:

Darüber hinaus werden im Rahmen des Projekts auch wichtige Nachhaltigkeitsaspekte berücksichtigt, wie die Substitution fossil basierter Prozesschemikalien sowie die Recyclingfähigkeit von Produktionsabfällen.

Zulieferer und Hersteller in der Elektronik - und Halbleiterindustrie profitieren

Von den Ergebnissen des Projekts "IndiNaPoly" werden sowohl Hersteller von Spezialpolymeren und chemischen Produkten für die Elektronikindustrie als auch Resisthersteller sowie Produzenten von Halbleitern und sonstigen elektronischen Produkten profitieren. Die neuen Resiste sollen kompaktere und zuverlässigere mikroelektronische Bauteile schneller und preiswerter fertigen, was bestehende Prozesse anpasst und neue entwickelt.

Die Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und dem Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS ist für diese Innovation essenziell.

Teilprojekt 1: Synthese neuer, angepasster Resistpolymere und Formulierung maßgeschneiderter Resiste

Im ersten Teilprojekt von IndiNaPoly liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung neuer Resistpolymere unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Die Expertise des LBF wird genutzt, um die Lücke zwischen Sensitivität und Auflösung in der E-Beam Lithografie zu schließen.

Im Rahmen der Arbeiten am Fraunhofer LBF wird das Binderpolymer des Lacks individuell nach dem Baukastenprinzip angepasst. Durch Rückkopplungen aus dem Lithografieprozess zu den Abbildungseigenschaften und der Prozessierbarkeit entwickelt das LBF ein vertieftes Verständnis über den Zusammenhang zwischen Polymerstruktur und dessen Verhalten im Lithografieprozess. Ziel ist die Entwicklung eines Lacks, der Auflösungen von weniger als 20 nm bei einer 6 bis 7-fachen Sensitivität erreicht.

Das LBF bewertet darüber hinaus auch Nachhaltigkeitsaspekte, wie die Substitution fossil basierter Prozesschemikalien durch solche aus nachwachsenden Rohstoffen und die Recyclingfähigkeit von Produktionsabfällen. Die Arbeiten des Fraunhofer LBF sind somit von zentraler Bedeutung für die Innovation und die Zukunft der E-Beam Lithografie im Projekt IndiNaPoly.

Teilprojekt 2: Evaluierung Resistplattform in Bezug auf industrielle Nutzbarkeit und Einbindung in eine industrienahe Technologieprozessabfolge

Im zweiten Teilprojekt von IndiNaPoly steht die Optimierung der lithografischen Prozessschritte im Mittelpunkt, und das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Am ENAS werden die neu entwickelten Resiste charakterisiert und ihre Prozesseigenschaften mittels E-Beam Lithografie evaluiert. Für die jeweiligen Resiste werden zuerst Prozessfenster bestimmt und optimiert; dies erfolgt hinsichtlich Parametern für Beschichtung, Belichtungsdosis und Entwicklung, mit dem Ziel, Auflösungen von weniger als 20 nm bei einer hohen Sensitivität zu realisieren. Weiterführend werden die Lackmasken zur Trockenstrukturierung ausgewählter Materialsysteme evaluiert, die für photonische Anwendungen sowie Supraleitung oder Quantum Computing verwendet werden. Hierbei liegt der Fokus vor allem auf der Ätzstabilität der Lackmaske und die nachfolgende Residuen-freie Entfernung.

Die stetige Feedbackschleife zwischen ENAS und LBF ermöglicht kontinuierliche Verbesserungen der Resiste und der darin enthaltenen Polymere.