Lasergetriebenes System zur Erzeugung von kohärenter extrem-ultravioletter Strahlung

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527851411

Durch die fortschreitende Digitalisierung unserer Gesellschaft wächst die Bedeutung von hoch-performanten Halbleiterchips für Consumer- und Industrieprodukte. Die Fähigkeit, kleinste Strukturen im Bereich einiger Nanometer in Halbleitern oder anderen funktionalen Materialen herstellen und charakterisieren zu können, ist die zentrale Schlüsseltechnologie der Entwicklungen und erfordert hochkomplexe Produktionsmaschinen, die in Präzision, Durchsatz und Zuverlässigkeit einzigartig sind. In der neuesten Generation von Lithografieanlagen wird extrem-ultraviolette Strahlung (Wellenlängenbereich von 5 bis 40 nm) anstelle von kurzwelliger ultravioletter Strahlung eingesetzt. Um den steigenden Anforderungen an Strukturgröße (Halbleiterfertigung), Qualität und Lebensdauer (Optiken für die Halbleiterproduktion) sowie Funktionalität (z.B. bei Metamaterialien) gerecht zu werden, müssen grundlegende Eigenschaften der Licht-Materie-Wechselwirkung im extrem-ultravioletten Bereich und Auswirkungen auf Komponenten und Produkte erforscht werden. Dies erfordert elaborierte optische Messinstrumente mit spezieller laserbasierter Strahlungsquelle, die hier beantragt wird, in Kombination mit maßgeschneiderten Experimenten - mit hohen Anforderungen an das Emissionsspektrum, Kohärenz, Polarisation und Leistung. Die komplexen Zusammenhänge zwischen Licht, Materie, Werkstoff und Produkt im Bereich der Nanotechnologie stellen eine interdisziplinäre Herausforderung dar. Im Cluster Photonik der RWTH Aachen University mit dem Research Center for Digital Photonic Production wird durch Wissenschaftler:innen aus sechs Fakultäten der RWTH eine herausragende Zusammenstellung von Kompetenzen im Bereich Photonik, Produktionstechnik, Halbleitertechnologie und Materialwissenschaften konzentriert.Im Rahmen des Antrags soll ein lasergetriebenes System zur Erzeugung von kohärenter, extrem-ultravioletter Strahlung (bei einer Hauptwellenlänge von 13,5 nm) mittels hoher Harmonischer beschafft werden. Zukünftig adressierbare Anwendungen finden sich im Bereich der Metrologie (zeit-/ortsaufgelöste Spektrometrie/Ellipsometrie, Photoelektronenspektrometrie), Mikroskopie (Ptychographie) und Lithografie (interferenzbasierte Ansätze). Die herausragende Expertise am beantragenden Lehrstuhl im Bereich der EUV-Technologie wird durch die Verfügbarmachung des Großgerätes strategisch erweitert. Die bereits realisierten Laboraufbauten bilden eine hervorragende Grundlage für die zukünftigen Untersuchungen und können zusammen mit dem zu beschaffenden Großgerät betrieben und substanziell erweitert werden. Am Standort Aachen führt der Zugriff auf diese vollkommen neuen Mess- und Nanostrukturierungsaufbauten zu einem erheblichen Mehrgewinn und zu einem Alleinstellungsmerkmal. Damit die technologische Souveränität in der EU und Deutschland auch in Zukunft gesichert sowie die wirtschaftliche und politische Unabhängigkeit bewahrt bleibt, bedarf es Forschung im Bereich der Nanotechnologie auf höchstem Niveau.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: System zur EUV-HHG-Strahlerzeugung (93eV high-flux XUV beamline)
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiter: Professor Dr. Carlo Holly