Fraunhofer-Forschende haben das Projekt »IndiNaPoly« gestartet, um eine individuelle nanotechnologische Polymerplattform für die Halbleiterindustrie zu entwickeln. Ziel ist es, die Großserientauglichkeit künftiger Halbleitergenerationen zu sichern, den steigenden Anforderungen an miniaturisierte Mikroelektronik zu begegnen und zugleich die Wettbewerbsfähigkeit der Branche im internationalen Vergleich zu stärken.
Die Entwicklung leistungsfähiger, strahlungssensitiver Fotolacke – sogenannter Resiste – spielt eine zentrale Rolle bei der Fertigung mikroelektronischer Bauteile. Im Projekt »IndiNaPoly« soll eine modulare Polymerplattform entstehen, die es ermöglicht, neue Resiste mit spezifisch zugeschnittenen Eigenschaften für anspruchsvolle Lithografieverfahren wie die Elektronenstrahl-Lithografie zu entwickeln und zu skalieren. Damit adressiert das Vorhaben ein zentrales Innovationsfeld der Halbleiterfertigung und legt den Grundstein für technologischen Fortschritt in Bereichen wie Künstliche Intelligenz, Quantencomputing, Sensorik und autonomes Fahren.
Polymerplattform für nanoskalige Präzision
Kern des Projekts ist die Entwicklung empfindlicherer Resiste, die nanoskalige Strukturen bei gleichzeitig verkürzter Belichtungszeit erzeugen können. Dies ist insbesondere für die Anforderungen der Elektronenstrahl-Lithografie entscheidend, in der sich bislang eine Lücke zwischen Sensitivität und Auflösung zeigt. »IndiNaPoly« zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen und neue Maßstäbe für Präzision und Produktivität zu setzen.
„Die Projektziele werden durch das Zusammenspiel von individueller Polymersynthese nach dem Baukastenprinzip und kontinuierlicher Optimierung der lithografischen Prozessschritte erreicht“, heißt es aus dem Projektteam. So lassen sich gezielt Eigenschaften wie Adhäsion, Ätzstabilität, Umweltverträglichkeit und thermische Belastbarkeit in den entwickelten Materialien verbessern – ohne Abstriche bei der Prozesssicherheit.
Fraunhofer LBF: Synthese nachhaltiger Polymere
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF übernimmt im Projekt die Erforschung und Synthese neuartiger Polymermaterialien. Ziel ist es, polymere Grundstoffe zu entwickeln, die sich gezielt auf die lithografischen Anforderungen abstimmen lassen. Dabei steht nicht nur die Leistungsfähigkeit, sondern auch die Nachhaltigkeit im Fokus: Schnelle, ressourcenschonende Synthesewege sollen den Energieverbrauch in der Herstellung reduzieren und neue, umweltverträgliche Materialklassen erschließen.
Im Zentrum stehen polymere Strukturen, deren molekulare Parameter – wie Molmassenverteilung, Seitenkettenarchitektur und Funktionalisierung – gezielt variiert und auf ihre Wechselwirkung mit Substrat und Strahlung untersucht werden. Auf diese Weise entstehen Werkstoffe, die eine feine Balance zwischen chemischer Empfindlichkeit und mechanischer Stabilität ermöglichen.
Fraunhofer ENAS: Integration in industrielle Prozessketten
Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS verantwortet im Projekt die systematische Integration der neu entwickelten Resiste in die gesamte Produktionskette der Halbleiterindustrie. Dazu gehört die vollständige Charakterisierung der Materialien in allen Prozessphasen – von der Lithografie über das Strukturieren bis zur Entfernung der Resiste.
Die Erkenntnisse aus diesen Charakterisierungen fließen zurück in die Syntheseentwicklung und tragen dazu bei, gezielte Aussagen über molekulare Parameter wie Molmassenverteilung oder chemische Zusammensetzung zu ermöglichen. Auf dieser Basis lassen sich polymere Materialien noch genauer an die Anforderungen zukünftiger Halbleitertechnologien anpassen.
Darüber hinaus wird das Anwendungspotenzial der neuen Materialien in Innovationsfeldern wie Sensorik, Photonik und Quantentechnologien bewertet – mit Blick auf Skalierbarkeit, Umweltverträglichkeit und industrielle Umsetzbarkeit.
Gemeinsam zur industriellen Technologieplattform
Durch die enge Verzahnung der chemischen und prozesstechnischen Expertise beider Institute entsteht eine leistungsfähige, flexible Technologieplattform, die für unterschiedlichste Anwendungen in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden kann. Die Kombination aus modularer Materialentwicklung, anwendungsnaher Prozessintegration und systematischer Rückkopplung bildet das Fundament für ein widerstandsfähiges Innovationssystem im Bereich der Polymerplattformen.
Das Projekt »IndiNaPoly« wird im Rahmen des Fraunhofer-internen Forschungsprogramms PREPARE über einen Zeitraum von drei Jahren gefördert.