Die Schlüsseltechnologie überzeugte die Jury des Deutschen Zukunftspreises 2020
Miniaturisierung ist ein großes Thema in der heutigen Industrie & Fertigung. Es gilt, immer kleinere Chips und Oberflächen zu bedrucken um möglichst leistungsfähige Geräte wie Schlüsseltechnologien wie KI oder 5G zu ermöglichen. Der Deutsche Zukunftspreis 2020 kürte am 25. November unter dem Schirmherrn und Bundespräsidenten Frank Walter Steinmeier die EUV-Lithographie zum Sieger. Das Gewinner-Team habe dabei einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und industriellen Serienreife der EUV-Technologie geleistet.
Das Resultat ist eine durch über 2.000 Patente abgesicherte Zukunftstechnologie, die Basis für die Digitalisierung unseres Alltags ist und Anwendungen wie Autonomes Fahren, 5G, Künstliche Intelligenz und weitere zukünftige Innovationen ermöglicht. Dank EUV wurden bei ZEISS und TRUMPF bis heute mehr als 3.300 Hochtechnologiearbeitsplätzen geschaffen und 2019 ein Jahresumsatz von mehr als einer Milliarde Euro erwirtschaftet – Tendenz steigend.
Doch was ist EUV-Lithographie eigentlich?
Was EUV-Lithographie ist
Das Leben eines Mikrochips beginnt in einer Fotolithographieanlage. Ein Großteil dieser Anlagen verwendet heute ultraviolettes Licht (UV) um Milliarden von winzigen Strukturen auf dünnen Siliziumscheiben zu erzeugen. Zusammen bilden diese Strukturen eine integrierte Schaltung oder einen Chip. Der unermüdliche Drang der Halbleiterindustrie nach immer leistungsfähigeren Mikrochips bedeutet, dass die Chiphersteller immer mehr Strukturen auf einen Chip packen müssen, um den Chip schneller und leistungsfähiger zu machen und die Herstellungskosten zu senken. Dafür brauchen sie Lithographieanlagen, die mit
EUV-Licht arbeiten. EUV steht für extrem ultraviolettes Licht, das eine Wellenlänge von nur 13,5 Nanometern hat. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches menschliches Haar ist etwa 50.000 Nanometer breit.
Wie funktioniert EUV-Lithographie?
Ein Lithographiesystem ist im Wesentlichen ein Projektionssystem. Das Licht wird durch eine Blaupause des zu übertragenden Musters projiziert. Die Optik überträgt das Muster auf den Siliziumwafer, der zuvor mit einer lichtempfindlichen Chemikalie beschichtet wurde. Wenn die unbelichteten Teile weggeätzt werden, wird das Muster sichtbar. Die knifflige Sache mit EUV-Licht ist, dass von allem absorbiert wird, sogar von Luft. Deshalb verfügt ein EUV-System über eine große Hochvakuumkammer, in der das Licht von einer Reihe von Präzisionsspiegeln geleitet wird und weit genug läuft, bis es den Wafer erreicht. EUV-Licht ist sehr schwierig zu erzeugen. Um es herzustellen, schießt ein sehr starker Laser von TRUMPF in einer Vakuumkammer auf vorbeirauschende Zinntröpfchen – und zwar 50.000 Mal in der Sekunde! Dabei entsteht ein Plasmablitz mit der gewünschten Wellenlänge von 13,5 Nanometern. Danach fangen Kollektoren das vom Plasma emittierte EUV-Licht ein, bündeln und übergeben es zur Belichtung des Chips an das Lithographiesystem.
Warum brauchen wir EUV-Lithographie?
Die bisherigen UV-Lithographieanlagen wurden technologisch weiter vorangetrieben als viele es für möglich gehalten hätten. Aber die Industrie musste neue Technologien entwickeln, um die Chipstrukturen weiter zu verkleinern. Das kann man sich so vorstellen: Wenn jemand mit einem Textmarker in immer kleinerer Handschrift seinen Namen schreiben würde, müsste er irgendwann zu einem anderen Stift wechseln. In diesem Vergleich bleibend: Die EUV-Lithographie bietet der Industrie den Fineliner dafür. Mit dieser feineren Auflösung sind Chiphersteller in der Lage, kleinere, schnellere und leistungsfähigere Chips herzustellen, während die Komplexität der Fertigung und die Kosten im Rahmen bleiben.
Wer sind die Keyplayer bei dieser Technologie?
Das sind die Protagonisten der EUV-Anlagen: TRUMPF entwickelt und produziert den Laser, der das EUV-Licht erzeugt, ZEISS entwickelt und produziert die hochpräzisen Optiken, die das EUV-Licht einfangen und fokussieren. ASML aus Veldhoven trägt an EUV umsatzmäßig den größten Teil. Von dort stammt die Tröpfchenkammer, in der die Zinntröpfchen erzeugt werden. Außerdem integriert ASML die einzelnen Bausteine des Systems in die die 180 Tonnen schwere Gesamtanlage.
-mba
Quelle: www.trumpf.com
