Am Laserinstitut Hochschule Mittweida (LHM) wird in den nächsten zwei Jahren ein innovatives Gerät zur Untersuchung von kleinsten Strukturen im Nanometerbereich entstehen. Dazu wird Strahlung im sogenannten extrem ultravioletten Strahlungsbereich (EUV) genutzt. Mit dieser EUV-Strahlung, die von den Wellenlängen her zwischen dem für den Sonnenbrand bekannten Ultraviolett und dem medizinisch relevanten Röntgenbereich liegt, werden seit wenigen Jahren die modernsten und kleinsten Halbleiterstrukturen für Prozessoren auf dem neuesten Stand der Technik sowie Grafik- und AI-Kerne hergestellt. Damit im Herstellungsprozess Fehler vermieden werden können, müssen aber sowohl die Strukturen als auch sämtliche Zwischenkomponenten nicht nur gefertigt, sondern auch inspiziert werden – und das mit mindestens derselben Nanometerpräzision. Die in der Halbleiterindustrie eingesetzten Inspektionsgeräte basieren dabei auf denselben Maschinen und Prinzipien, die auch in den Herstellungsmaschinen für die Chips zum Einsatz kommen und sind damit mit mehreren 10 - 100 Mio. Euro pro Maschine extrem teuer und aufwändig.
Fokus Forschung: Mittweida goes extreme – extrem Ultraviolett!
Fokus Forschung: Mittweida goes extreme – extrem Ultraviolett!
EU und Freistaat fördern an der HSMW mit Millionenbetrag einzigartige Infrastruktur für die Bildgebung im extremen Ultraviolettbereich.
Hier setzt das neue Projekt der Arbeitsgruppe von Professor Silvio Fuchs an. Dafür kommt eine Technologie zum Einsatz, für deren Erfindung 2023 der Physik-Nobelpreis verliehen wurde: Die Erzeugung sogenannter hoher Harmonischer (engl. High Harmonic Generation – HHG). Mit diesen ist es möglich, Laserlicht im infraroten Bereich bis in den EUV-Bereich zu konvertieren und dabei – das ist der Clou – die Lasereigenschaften beizubehalten.
„Durch die laserartigen Eigenschaften dieser hohen Harmonischen, können wir Tricks anwenden, die mit normalem Licht nicht möglich sind. Wir können die Lichtausbreitung hochpräzise am Computer berechnen und das nicht nur vorwärts, sondern auch rückwärts. Wir können also aus dem EUV-Licht, dass auf eine Nanostruktur geleuchtet wurde und dann einfach direkt auf einem Kamerachip aufgefangen wird, algorithmisch rekonstruieren, wie die Struktur ausgesehen hat. Der große Vorteil ist, dass wir dafür keinerlei abbildenden Optiken wie Linsen oder Spiegel brauchen. Die ganze Abbildung geschieht digital am Computer.“, führt Fuchs aus, der seit Ende 2022 die Professur Digitale optische Technologien an der Hochschule Mittweida innehat. „Mit der Optik fällt einer der Hauptkostentreiber der EUV-Bildgebung weg und zusätzlich können sogar fortschrittlichere Bildgebungsmodi und Kontrastmethoden umgesetzt werden. Die Technologie hat somit das Potential nicht nur wesentlich kostengünstiger zu sein, sondern sogar leistungsfähiger als etablierte Verfahren. Hier schlummert also großes Innovationspotential, gerade auch für den Halbleiterstandort Sachsen!", schlussfolgert Fuchs.
Das haben offensichtlich auch das Sächsische Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus (SMWK) und die Sächsische Aufbaubank (SAB) so gesehen, die das Infrastrukturprojekt „Nano-DigitaX“ mit Mitteln aus dem europäischen EFRE-Fonds (InfraProNet) gepaart mit sächsischen Landesmitteln fördern. „Für mich ist es der Startschuss, meine Forschung in der EUV-Bildgebung in Mittweida voll aufnehmen zu können. Gerade in Zeiten einer angespannten Haushaltslage gestaltete sich die Finanzierung der neuen EUV-Infrastruktur, insbesondere im hier notwendigen siebenstelligen Bereich als herausfordernd. Umso mehr freue ich mich und bin sehr dankbar über die Bewilligung des Projektes. Jetzt heißt es: Volle Fahrt voraus!“ , betont Fuchs.
Die geplante EUV-Bildgebungsanlage wird in den kommenden zwei Jahren am Laserinstitut Hochschule Mittweida aufgebaut, das damit seine Themenvielfalt nach der Etablierung der Biophotonik abermals erweitert und nun auch mit der digitalen EUV-Bildgebung in der Halbleiterindustrie neue Akzente setzen will.
Text: Michael Pfeifer
Bild: Silvio Fuchs