Funktionsschaubild einer EUV-Lithografie-Anlage, in der Röntgenlicht auf den Wafer gelenkt wird. Abb.: Fraunhofer IWS
Schlüsselkomponente für EUV-Lithografie wurde am Fraunhofer-Institut IWS entwickelt
Dresden/Veldhoven, 24. August 2012: Nach den Milliardeninvestitionen von Intel und des taiwanesischen Chip-Auftragsfertigers TSMC in den niederländischen Spezialanlagenbauer ASML (Wir berichteten) ist zu erwarten, dass sich der Umstieg der Mikroelektronik-Branche auf die neue Röntgen-Lithografie (Extremes Ultraviolett = „EUV“) spürbar beschleunigen wird. Und wenn die neuartigen Belichter ausgeliefert werden, dann ist voraussichtlich eine Schlüsseltechnologie der Dresdner Fraunhofer-Forscher an Bord, nämlich Röntgenspiegel.
Prof. Andreas Leson. Abb.: IWS
Offiziell darf Professor Andreas Leson dazu wegen diverser Verschwiegenheits-Vereinbarungen nichts sagen. Aber der Vizedirektor des Dresdner „Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik“ (IWS) sagt: „Ja, wir haben wir ein Alleinstellungsmerkmal für diese komplizierten EUV-Optiken.“ Denn anders als die Strahlen der Wellenlänge 193 Nanometer (Millionstel Millimeter = nm), die in herkömmlichen Chipbelichtern die Strukturen im Silizium erzeugen, kann das weiche Röntgenlicht der Wellenlänge 13,5 nm nicht durch klassische Spiegel und Linsen, wie wir sie aus dem Physikunterricht kennen, gelenkt werden. Dafür sind spezielle Röntgenspiegel notwendig, die am IWS entwickelt wurden.
Gestapelte Nanoschichten werfen Röntgenstrahlen zurück
Dafür stapeln die Forscher 2,5 bis 4,5 Nanometer dünne Schichten aus Molybdän, Silizium, Kohlenstoff und Borkarbid übereinander. Jede einzelne Schicht ist für die Reflexion eines winzigen Frequenzbandes zuständig. In Summe werfen diese Hightech-Spiegel etwa 70 Prozent der eintreffenden Röntgenstrahlen zurück – ein „weltweiter Spitzenwert“, wie das IWS betont.
Spin-off: AXO für EUV-Spiegelfertigung ausgegründet
Röntgenspiegel. Abb.: Axo
Um diese Reflektoren in größeren Mengen zu erzeugen, hat das IWS inzwischen mit der „Axo Dresden“ eine eigene Firma ausgegründet. Die sächsischen Spiegel werden an Carl Zeiss geliefert, das dann komplette EUV-Optiken an ASML im niederländischen Veldhoven übergibt.
Quantensprung durch EUV-Lithografie für Chipindustrie erwartet
Dieses Unternehmen beherrscht 60 Prozent des Weltmarktes für Lithografie-Ausrüstungen, die wiederum die Schlüssel dafür sind, in den großen Chipfabriken immer feinere und leistungsfähigere Prozessoren, Speicher und andere Elektronikbausteine zu erzeugen. Mit vielen Tricks hat die Halbleiterbranche die Leistungsfähigkeit herkömmlicher 193-nm-Belichter zwar immer weiter hinausgeschoben. Mit Intel und TSMC sind sich nun aber zwei Branchenführer einig: Ohne EUV-Ausrüstungen wird man Chips mit Strukturbreiten unterhalb von 22 Nanometer kaum noch erzeugen können, der Umstieg pressiert also.
Daher haben beide Konzerne nun angekündigt, insgesamt rund 4,4 Milliarden Euro in ASML zu investieren, um die Einführung von EUV-Belichtern und größeren Siliziumscheiben der Generation 450 Millimeter deutlich zu beschleunigen. Und wenn die EUV-Pilotanlagen der Niederländer erst mal in Serie gehen, dann könnten sich auch beachtliche wirtschaftliche Impulse für das IWS und seine Ausgründungen ergeben.
Heiko Weckbrodt
Stichwort IWS:
– Personal: 315 Beschäftigte, darunter 160 Mitarbeiter Stammpersonal
– Budget 2011: 23,7 Millionen Euro, davon 40 Prozent Projekterträge aus der Industrie
– Kernthemen: Laserbearbeitung, Oberflächenbeschichtung, neue Werkstoffe
– Wurzeln: 1990 ging das IWS aus dem Zentralinstitut für Festkörperphysik und Werkstoffforschung der Akademie der Wissenschaften der DDR hervor. 1991 übernahm die Fraunhofer-Gesellschaft das Institut.
– Mitglied im Exzellenverbund „Dresden Concept“
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