Unsichtbare Spiegelungen vermessen

Das Wettrennen der Chiphersteller läuft: Ab dem Jahr 2010 sollen ihre Produktionsanlagen zunehmend mit extremer UV-Strahlung (EUV) arbeiten. Denn je kürzer die in der Photolithographie verwendete Wellenlänge ist, desto feinere mikroelektronische Strukturen können erzeugt werden.

Höhere Integrationsdichten und leistungsfähigere Chips sind die Folge. Wie jede, hat auch diese Sache einen Haken: Strahlung um 13 Nanometer lässt sich wie die benachbarte Röntgenstrahlung mit den bisher verwendeten Optiken weder umlenken noch fokussieren. Einen Ausweg bieten gekrümmte Spiegel, die jedoch nicht einfach wie im heimischen Bad mit Aluminium oder Silber beschichtet sind, sondern mit vielen hundert, sich abwechselnden Schichten verschiedener Materialien. An jeder wird ein kleiner Teil der Strahlung reflektiert. Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS waren froh, als sie im vergangenen Jahr bei der Reflektivität die Schallmauer von 70 Prozent durchbrachen.

Froh sind sie auch, dass sie für Messungen an ihren EUV-optischen Bauteilen nicht mehr ständig nach Berlin fahren müssen, um die Strahlenquelle des Berliner Elektronensynchrotrons BESSY zu nutzen. Denn inzwischen steht im Dresdner IWS ein Reflektometer – das erste europäische Messgerät dieser Art. Hier wie dort wird EUV-Strahlung nicht einfach mit gewöhnlichen Lampen erzeugt, wie Projektleiter Dr. Ludwig van Loyen erläutert: »Mit grünem Laserlicht schießen wir auf Gold. An der Metalloberfläche entsteht für kurze Zeit ein Plasma. Dieser Punkt, der nur etwa halb so dick ist wie ein menschliches Haar, emittiert EUV-Strahlung.« Weiter geht es in den Monochromator. Von griechisch »eine Farbe« abgeleitet, gewährleistet er, dass die gewünschte Wellenlänge zwischen 10 und 16 Nanometern sehr präzise selektiert wird.

Der auf diese Weise »gereinigte« Messstrahl tritt in die mannshohe Goniometerkammer ein. In diesem vakuumisierten Stahltank liegt beispielsweise ein EUV-Spiegel. Der Strahl trifft auf seine Oberfläche und die Reflexion gibt Auskunft über die optische Güte. »Natürlich benötigen wir Daten von allen Bereichen – und das unter verschiedenen Winkeln«, betont van Loyen. »Da der Strahl schlecht lenkbar ist, muss der maximal einen halben Meter große und 30 Kilo schwere Spiegel präzise und wiederholbar in allen Raumrichtungen bewegt werden – eine feinmechanische Meisterleistung.« Derzeit ist die Laboranlage in der Erprobungsphase. Noch in diesem Jahr soll sie beim Projektpartner Carl Zeiss im schwäbischen Oberkochen aufgebaut werden.