Noch kompliziertere Masken
Um mit der Geschwindigkeit industriell genutzter Lithografiemaschinen mithalten zu können, muss jede Alternative ebenfalls mit Masken arbeiten. Der Entwurf von diesen ist bei der Verwendung von Teilchenstrahlen allerdings extrem kompliziert. Das verdeutlicht eine ältere Veröffentlichung der Lace-Gründerin Holst ( Preprint bei Arxiv(öffnet im neuen Fenster) ): Denn da die Teilchen zerfallen, wenn sie auf eine Barriere treffen, sind Lochmasken erforderlich. Eine direkte Darstellung des gewünschten Musters ist damit aber nicht möglich – frei stehende Bereich wären so nicht realisierbar.
Daher werden regelmäßige Lochmuster verwendet, durch Beugung und Interferenz ergibt sich auf dem Wafer das gewünschte Muster. Die Struktur der Maske muss entsprechend ausgehend vom gewünschten Muster berechnet werden. Das erinnert an die Computational Lithography , die ein zentraler Bestandteil aktueller Lithografiesysteme ist. Allerdings existieren für die Lochmasken verschiedene Berechnungsmethoden; ein Zielmuster kann zudem durch eine Vielzahl an Maskenmustern dargestellt werden.
Der Entwurfsprozess ist dabei mehrschrittig und enorm rechenaufwendig, in der erwähnten Publikation wurden nur einfache Teststrukturen untersucht. Wie bei der Computational Lithography soll hier in Zukunft KI helfen – einer der zentralen Punkte, an denen Lace Lithography arbeitet.
Aus der Forschung in die Praxis
Zu den Konzepten forschte Holst etwa im Projekt Nanolace(öffnet im neuen Fenster) , das im Rahmen von Horizon 2020 durch die EU gefördert wurde. Lace Lithography, das die Professorin 2023 mit einem ehemaligen Studenten gründete, soll die Erkenntnisse nun kommerzialisieren. Aktuell hat das Start-up nach eigenen Angaben über 60 Mitarbeiter; mit einem Produkt ist allerdings erst in den 2030er Jahren zu rechnen.
Neben der Auflösung hat die Halbleiterfertigung aber noch ein ganz anderes Problem: Um die möglichen Auflösungen sinnvoll nutzen zu können, sind andere Materialien erforderlich. Die Forschung ist zudem sehr vielschichtig, mit gestapelten Transistoren etwa wäre eine weitere Steigerung der Integrationsdichte auch ohne höher auflösende Lithografie möglich.
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