Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Licht für die kommende Chipgeneration

20.10.2004


Die Halbleiterindustrie steht vor einem großen Technologiesprung: Ab 2009 sollen die Schaltungen mit extremer ultravioletter Strahlung belichtet werden. Für ihre EUV-Quelle werden Aachener Forscher heute in Dresden mit dem Wissenschaftspreis des Stifterverbands geehrt.


Seit den Anfängen der Halbleiterfertigung werden Chips durch Belichtung hergestellt. Dabei projiziert ein Stepper Licht durch eine Maske auf die Oberfläche eines Siliziumwafers, der mit Fotolack überzogen ist, und überträgt so die winzigen Strukturen. Um mehr Transistoren auf einem Chip unterzubringen, müssen die Strukturen kleiner werden. Dies zwingt die Hersteller, zu Lichtquellen mit immer kürzerer Wellenlänge überzugehen. Durch ausgefeilte Techniken gelang es sogar, Strukturen zu erzeugen, die kleiner als die Wellenlänge sind. So werden heute mit Lithographieanlagen, in denen Excimerlaser bei 193 Nanometer im ultravioletten Bereich arbeiten, Prozessoren in 90-Nanometertechnik hergestellt. Doch bei etwa 50 Nanometern gerät die klassische optische Lithographie an ihre Grenzen.

Deshalb müssen vollständig neue Lithographietechniken entwickelt werden. Da die enormen Forschungs- und Entwicklungskosten die Möglichkeiten einzelner Hersteller überschreiten, hat die Halbleiterbranche weltweit verschiedene Techniken wie die EUV-, Röntgen-, Elektronenstrahl und Ionenstrahl-Lithographie untersucht und sich für den aussichtsreichsten Weg entschieden: EUV. Diese Technologie steht nun in den Roadmaps aller Halbleiterhersteller. Intel etwa will sie ab dem Jahr 2009 in der Massenproduktion einsetzen.


Die EUV-Lithographie verwendet Strahlung mit einer Wellenlänge von nur 13,5 Nanometern. Doch dieser Technologiesprung stellt eine größere Herausforderung dar als alle bisherigen Generationswechsel, denn es bedeutet die Entwicklung völlig neuer Lichtquellen, optischer Komponenten und Fotolacken. Da EUV von allen Materialien - auch von Luft - absorbiert wird, muss der gesamte Lithographieprozess im Vakuum ablaufen. Klassische Optiken können das extrem kurzwellige Licht nicht fokussieren; daher muss mit Multischicht-Spiegeln gearbeitet werden. Halbleiterhersteller stehen also vor vielen ungelösten technischen Problemen und einem gigantischen Investitionsrisiko.

"Dreh und Angelpunkt der EUV-Lithographie ist die Verfügbarkeit einer leistungsfähigen und wirtschaftlichen EUV-Quelle", betont Dr. Klaus Bergmann vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT. EUVStrahlung kann man in einem extrem heißen Plasma erzeugen - und zwar auf zwei unterschiedliche Arten: durch Gasentladung oder durch Laserinduzierung. Die Aachener Forscher erreichten mit ihrem Konzept der Hohlkathoden-Gasentladung im internationalen Vergleich Spitzenwerte. Wegen der fruchtbaren und engen Zusammenarbeit von Forschung und Industrie wird der Verbund von Fraunhofer ILT, Lehrstuhl für Lasertechnik der RWTH Aachen sowie der Firmen AIXUV und Philips Extrem UV auf der Jahrestagung der Fraunhofer-Gesellschaft nun mit dem Wissenschaftspreis des Stifterverbands ausgezeichnet.

Die Grundlagen für das patentierte Konzept entstanden in den Jahren 1997 bis 2000 am ILT und am Lehrstuhl für Lasertechnik. Ein internationaler Vergleich zeigte, dass die "Aachener Lampe" den US-amerikanischen Lösungen überlegen war. Um aber im Wettbewerb mithalten zu können, waren starke Industriepartner nötig. Im Jahr 2000 gründete Dr. Rainer Lebert - damals Mitarbeiter am ILT - die Firma AIXUV aus. Das Unternehmen fertigt und vertreibt kompakte und zuverlässige EUV-Laborquellen für Grundlagenuntersuchungen und darauf basierend Systeme für die EUV-Messtechnik und Qualitätskontrolle. "Wir haben beispielsweise an Infineon einen EUV-Photolack-Belichter geliefert, mit dem bereits Strukturen mit 50 Nanometern erzeugt wurden. Und für Schott entwickelten wir ein EUV-Reflektometer zur Maskenqualifikation", erinnert sich Lebert an einige Aufträge.

Ein weiterer entscheidender Schritt zur Industrialisierung gelang den Forschern im Jahre 2001 mit der Gründung der Philips Extreme UV GmbH, einem Gemeinschaftsunternehmen der Fraunhofer-Gesellschaft und von Philips. Ziel dieses Unternehmens ist es, EUV-Quellen für die Halbleiterserienfertigung zu entwickeln. Dazu wurde ein Vertrag über die Lieferung von vier Prototypen mit dem holländischen Marktführer für Lithographiegeräte ASML abgeschlossen. "im Vergleich zu den Konkurrenten in den USA und Japan hatten wir einen guten Start", erinnert sich Dr. Joseph Pankert, Geschäftsführer von Philips Extreme UV. "Derzeit macht aber insbesondere Intel gehörigen Druck. Unser Konzept hat den großen Vorteil, dass es am billigsten, einfachsten und kompaktesten ist. Im kommenden Jahr wollen wir den nächsten Prototypen einer EUV-Quelle mit besonders hoher Leistung an ASML ausliefern."

Die Anforderungen der Halbleiterindustrie sind sehr hoch: Die EUV-Quelle muss mindestens 100 Watt Lichtleistung bringen. Inzwischen ist es den Forschern von Philips Extreme UV gelungen, den Weltrekord auf etwa 30 Watt zu erhöhen. Damit die Chipfertigung wirtschaftlich ist, müssen etwa 120 Wafer in der Stunde belichtet werden. Das Plasma darf nur einen Millimeter groß sein und muss 220 000 °C erreichen. Solche extremen Temperaturen lassen sich nur in kurzen energiereichen Pulsen beherrschen, um die Materialien, aus denen die Lichtquelle gebaut ist, nicht zu zerstören.

Ansprechpartner:

Dr. Klaus Bergmann
Telefon: 02 41 / 89 06-3 02, Fax: -1 21, klaus.bergmann@ilt.fraunhofer.de

Dr. Rainer Lebert
Telefon: 02 41 / 89 06-1 41, Fax: -1 21, lebert@aixuv.de

Dr. Joseph Pankert
Telefon: 02 41 / 89 06-4 80, Fax: -1 21, joseph.pankert@philips.com

Dr. Johannes Ehrlenspiel | idw
Weitere Informationen:
http://www.aixuv.de
http://www.ilt.fraunhofer.de
http://www.stifterverband.org

Weitere Berichte zu: EUV-Quelle ILT Lasertechnik Lichtquelle Nanometer Wellenlänge

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Intelligente Industrialisierung von Rechenzentren
15.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium 2017: Internet of Production für agile Unternehmen

23.05.2017 | Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Medikamente aus der CLOUD: Neuer Standard für die Suche nach Wirkstoffkombinationen

23.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Diabetes Kongress 2017:„Closed Loop“-Systeme als künstliche Bauchspeicheldrüse ab 2018 Realität

23.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CAST-Projekt setzt Dunkler Materie neue Grenzen

23.05.2017 | Physik Astronomie