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Auf der Suche nach dem Unsichtbaren

Nanotechnologie. - Auf dem 30. Optik-Kolloquium an der Universität Stuttgart standen heute die Herausforderungen im Mittelpunkt, die der technischen Optik mit der Verbreitung der Nanotechnologie erwachsen. Die immer kleineren Strukturen elektronischer Bauteile und Chips etwa sind mit normalen Mikroskopen längst nicht mehr sichtbar. Doch auch solche Teile müssen genau gefertigt und vermessen werden. Das stellt die Optikforschung und die Hersteller von Messgeräten vor immer neue Aufgaben. Mit dem Forschungsprojekt "Nano Edge" will das Bundesforschungsministerium deren Lösung vorantreiben.

    In der Chiptechnologie haben es die Optikexperten heute mit Strukturbreiten von 180 bis zu 130 Nanometern zu tun, berichtet Michael Totzeck vom Institut für Technische Optik der Universität Stuttgart. Der Trend gehe dabei zu noch kleineren Strukturen. "Dass das für die Optik ein Problem ist, sieht man, wenn man sich die Wellenlängen des sichtbaren Lichts klarmacht", erklärt Totzeck. "Die liegen nämlich bei 700 bis 400 Nanometern. Die Strukturen werden jetzt auch im nicht mehr sichtbaren Bereich hergestellt - übrigens noch mit Hilfe der Optik, mit der Lithographie - sondern im tief ultravioletten Bereich von 193 Nanometern." Strahlen in diesem Wellenbereich sind sehr energiereich. Die empfindlichen Bauteile dürfen aber keinen "Sonnenbrand" bekommen und beschädigt werden. Daher erforscht man zusätzlich, ob man nicht auch mit Lichtmikroskopen bei Wellenlängen im noch sichtbaren Bereich mehr über die Nano-Strukturen herausfinden kann. Dabei kommt es aber zu komplexen Wechselwirkungen von Struktur und Licht, so Totzeck: "Ärgerlicherweise führen sie dazu, dass das Bild, das wir erhalten, nicht mehr objektähnlich ist." Das, was man auf einem Abbild direkt zu sehen bekommt, sieht völlig anders aus als das Original. Erst mit Hilfe von Computern kann man auf das tatsächliche Aussehen der Struktur zurückschließen, doch dazu müssen die Vorgänge, die zu den Verzerrungen führen, gut erforscht sein.

    Dem Erzeugen von Bildern sind durch die Auflösung eines optischen Geräts physikalische Grenzen gesetzt. So können zum Beispiel zwei benachbarte Strukturen, die 50 Nanometer nebeneinander liegen, mit Licht von 400 Nanometern Wellenlänge nicht voneinander unterschieden werden. Doch mit Hilfe des Computers lassen sich auch dann noch bestimmte Messungen anstellen, wenn längst kein scharfes Bild mehr erkennbar ist. "Wir sind in der Lage. Strukturdetails zu lokalisieren. Also zum Beispiel die Kante in einem geätzten Wafer zu finden", erklärt Totzeck. "Insbesondere können wir auch sagen: Die Struktur hat sich von ihrem Sollmaß geändert, wenn wir wissen, wie das Bild in ihrem ursprünglichen Maß aussieht." Dabei wollen die Forscher nun eine Genauigkeit von 10 Nanometern erreichen.

    [Quelle: Cajo Kutzbach]