Interference lithography with extreme ultraviolet light

Kim, Hyun-su; Juschkin, Larissa; Taubner, Thomas Günter

doi:36566

Interference lithography with extreme ultraviolet light = Interferenzlithographie mit extrem ultravioletter Strahlung

Kim, Hyun-su

2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von M. Sc. Kim, Hyun-Su

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (149 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University und University of Southampton, 2016

Cotutelle-Dissertation. - Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2017

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Juschkin, Larissa (Thesis advisor)^RWTH* ; Taubner, Thomas Günter (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-12-22

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2017-028144
DOI: 10.18154/RWTH-2017-02814
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/686391/files/686391.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/686391/files/686391.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Extrem-Ultraviolett (frei) ; Fotolithographie (frei) ; Interferenz (frei) ; Nanostrukturen (frei) ; Talbot Effekt (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
In der Entwicklung von Halbleiterbauteilen ist das Zunehmen der Strukturdichte in der Fotolithographie ein zentraler Aspekt. Zum Überwinden der Auflösungsgrenze herkömmlicher Fotolithographie wird extrem ultraviolette (EUV) Strahlung aus Lichtquellen der nächsten Generation eingesetzt, um Nanostrukturen größerer Dichte zu erzielen. In dieser Arbeit wird die Auflösungsgrenze von Interferenzmustern, die durch EUV-Strahlung in verschiedenen Schemata erzeugt werden, untersucht. Im Hinblick auf die zunehmende Strukturdichte werden die Interferenzbilder, welche durch unterschiedliche kompakte EUV-Quellen erzeugt werden, untersucht. Simulationsstudien zur optischen Wellenausbreitung von EUV-Strahlung werden zur Untersuchung der Auflösungsgrenze der Interferenzmuster für den fraktionellen Talbot-Effekt und den achromatischen Talbot-Effekt sowie zur Erstellung eines Bildes des Talbot-Teppichs, bei welchem die Größe der Interferenzstrukturen ständig abnimmt, eingesetzt. In Experimenten wird die Interferenzlithographie mit drei verschiedenen Arten von kompakten EUV Quellen durchgeführt: einer Gasentladungsquelle, einem plasmabasierten EUV Laser und einer Höheren-Harmonischen EUV-Quelle. Die optischen Eigenschaften dieser spezifischen Quellen werden analysiert, welche zu verschiedenen Eigenschaften der Interferenzmuster führen. Außerdem werden verschiedene optische Schemata untersucht, welche fähig sind die Limitierungen der optischen Eigenschaften von EUV Strahlung zu überwinden. Wir erwarten, dass die Studie der EUV Interferenzlithographie hilfreich ist, um die Auflösung der zukünftigen Fotolithographie zu verstehen und außerdem nützlich als eine Technik zur Herstellung sehr feiner Strukturen ist.

In photolithography, increasing pattern density is a key issue for development ofsemiconductor devices. Extreme ultraviolet (EUV) radiation is the next generationlight source for overcoming the resolution limit of conventional photolithographyin order to obtain nanostructures of higher density. In this thesis, we focus oninvestigating resolution limits of interference patterns produced by EUV radiation.Optical properties of interference fringes obtained using different types ofcompact EUV sources are studied with regard to increasing pattern density.Rigorous simulations of optical wave propagation of EUV radiation are performedto investigate the resolution limits of interference fringes for the fractional Talboteffect, the achromatic Talbot effect, and an image of Talbot carpet that has anoptical property of ever-decreasing size of interference fringes. In experiments,interference lithography has been performed with three different types of compactEUV sources including a gas discharge produced plasma, a plasma based EUVlaser, and a high-harmonic generation source. We analyze optical characteristics ofparticular EUV sources resulting in different capabilities of patterning. Alsodifferent optical system designs capable of overcoming the limitations of opticalproperties of EUV radiation are investigated. We expect that the study of EUVinterference lithography can be helpful for understanding the upcomingphotolithography resolution and also can be useful as a technology for fabricatingvery fine structures.

OpenAccess:
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