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 Mehrkernprozessoren für Mobilität und Industrie 4.0
07.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Wenn das Handy heimlich zuhört: Abwehr ungewollten Audiotrackings durch akustische Cookies
07.12.2016 | Fachhochschule St. Pölten

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher entschlüsseln, wie Pflanzen ihre Blätter abwerfen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

"Wächter des Genoms": Forscher aus Halle liefern neue Einblicke in die Struktur des Proteins p53

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie