Forskere fra Lawrence Berkeley Laboratory i Californien er ved at installere et mikroskop, der ved hjælp af ekstremt ultraviolet lys kan afsløre defekter i de såkaldte fotomasker, der anvendes til at fremstille halvledere.

Fotomasker kan sammenlignes med et negativ i et filmkamera. Hvis der er fejl i fotomasken, går fejlen igen i samtlige producerede halvledere.

Det er imidlertid ikke en helt enkel sag at arbejde med ekstremt ultraviolet lys, da dette blandt andet absorberes af glas og atmosfærisk luft. Hvor almindeligt ultraviolet lys til fremstilling af halvledere har en bølgelængde på 750 nm, er det ekstreme ultraviolette lys helt nede på en bølgelængde på 193 nm.

For at undgå absorberingen har det været nødvendigt at konstruere det avancerede mikroskop med spejle i stedet for traditionelle linser i et objektiv. Det har ligeledes været nødvendigt at arbejde i vakuum for at opnå de ønskede resultater.

»Industrien har allerede teknologien til at fremstille halvledere, der er baseret på eksponering med ekstremt ultraviolet lys, mens der endnu manglede effektive værktøjer til kontrol og fejlfinding af fotomasker, « siger Roger Falcone, der leder laboratoriet, til ing.dk.

Roger Falcone påpeger samtidig, at en investering fra halvlederproducenterne har været nødvendig, da det er for kostbart i øjeblikket for individuelle firmaer at foretage en investering i mikroskoperne.

Klarer ikke massebelysning
Mikroskopet er dog ikke den eneste udfordring, som halvlederindustrien har, når det gælder anvendelsen af ekstremt ultraviolet lys.

Det er også vanskeligt at fremstille lyskilder med tilstrækkelig effekt, hvorfor eksponeringen er meget langsommere end ved anvendelsen af almindeligt ultraviolet lys.

Således kan kommercielt udstyr belyse op mod 180 wafere i timen med traditionelt ultraviolet lys, mens det endnu kun er muligt at producere omkring 5 wafere i timen med det ekstremt ultraviolette lys.

De mest avancerede halvledere, som fremstilles i 19-, 20- og 22 nm-procesteknologi, anvender alle almindeligt ultraviolet lys, som dog er kombineret med anvendelsen af en væske, der ændrer brydningsindekset, så det er nemmere at producere de små kredsløb.

Næste generation på 14 nm forventes også at kunne fremstilles på traditionel vis, mens der ved produktion af halvledere med dimensioner på 10 nm og mindre skal ske en anvendelse af det ekstreme ultraviolette lys.