Ob Künstliche Intelligenz, autonomes Fahren, Smart Citys oder das Internet der Dinge: Für die Technologien der Zukunft wird enorme Rechenleistung benötigt und deshalb immer leistungsfähigere Mikrochips. Die Zeiss-Sparte Semiconductor Manufacturing Technology (SMT) hat nun gemeinsam mit ihrem Partner ASML, dem niederländischen Hersteller von Lithographie-Systemen, die Grundvoraussetzung für die Fertigung von neueartigen Schaltkreisen geschaffen. Mit der sogenannten High-NA-EUV-Lithographie lassen sich auf den Trägern der Mikrochips – den Wafern – deutlich kleinere Strukturen und damit noch leistungsfähigere, energieeffizientere und kostengünstigere Chips realisieren, teilt der Konzern mit. Die erste Serienfertigung mithilfe der neuen Technologie solle 2025 beginnen.
Optisches System von Zeiss verbaut
EUV steht für extrem ultraviolettes Licht, NA für „Numerische Apertur“ und damit für einen noch größeren Öffnungswinkel der Zeiss-Optiken als beim bisher modernsten Verfahren, der EUV-Lithographie. Passten 1970 auf einen Mikrochip rund 1000 Transistoren, sind es heute bereits mehr als 55 Milliarden. „Die High-NA-EUV-Lithographie wird eine dreimal so hohe Dichte an Transistoren auf Mikrochips ermöglichen wie bisher und so die Rechenleistung vervielfachen“, so Andreas Pecher, Mitglied im Zeiss-Vorstand und President & Chief Executive Officer der Sparte SMT. „Das von Intel-Mitbegründer Gordon Moore formulierte Moore’sche Gesetz, demzufolge sich etwa alle zwei Jahre die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip verdoppelt, wird damit fortgeschrieben.“
Zeiss hat rund zehn Millionen Arbeitsstunden für Forschung und Entwicklung in die High-NA-EUV-Lithographie investiert. An der Entwicklung der Technologie sind neben ASML viele weitere europäische Partner beteiligt. „Unser langer Atem über mehr als 25 Jahre hat sich nun bezahlt gemacht: Der neue Waferscanner von ASML für die High-NA-EUV-Lithographie ist die modernste, komplexeste und präziseste Maschine zur Mikrochipfertigung der Welt – und wir sind sehr stolz darauf, mit dem optischen System das Herzstück für diese Maschine bereitzustellen“, so Pecher.
Mehr Licht für mehr Details
Mit verschiedenen Photomasken werden die verschiedenen Lagen der Chipstruktur Schicht für Schicht auf den Wafer belichtet – ähnlich wie bei einem Diaprojektor. Essenzieller Bestandteil der Waferscanner ist das optische System von Zeiss. Darin sind Spiegel verbaut, die das Licht reflektieren und nanometergenau an die richtige Stelle lenken. „Durch die größere numerische Apertur und die neuen Spiegel für die High-NA-EUV-Lithographie können wir mehr Licht einfangen und damit noch detailreicher und präziser belichten. Erfahrungsgemäß gilt: je kleiner die Chipstrukturen werden sollen, desto größer ist das optische System aus Projektionsoptik und Beleuchtungssystem“, sagt Dr. Peter Kürz, Leiter des Geschäftsfelds High-NA-EUV-Lithographie bei Zeiss SMT. Das Beleuchtungssystem für die High-NA-EUV-Lithographie besteht aus rund 25.000 Teilen und wiegt mehr als sechs Tonnen. Die Projektionsoptik kommt mit mehr als 40.000 Teilen auf rund zwölf Tonnen Gewicht und sorgt für die hochpräzise Fokussierung des Lichts im Waferscanner. Die Strukturen auf dem fertigen Mikrochip sind dagegen nur einige Nanometer groß. Zum Vergleich: ein Nanometer entspricht 0,0000001 Zentimetern.
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