EUV-Lithographie kommt 2010
Lange wurde darüber spekuliert, wann die EUV-Lithographie die Marktreife erlangt. Der niederländische Lithographie-Spezialist ASML bringt nächstes Jahr nun die erste Maschine auf den Markt und will so die Massenfertigung von 22-nm-Chips ermöglichen.
Die NXE3100 ist gut drei Meter hoch, vier Meter lang und wiegt 30 Tonnen. Zum Vergleich: die bisherigen Lithographie-Maschinen von ASML wiegen weniger als 20 Tonnen. Am Stammsitz des Unternehmens in Eindhoven wurde sogar ein neuer Gebäudeteil für die NXE3100 errichtet, der mit einer Außen- und einer Innenhülle gegen kleinste Vibrationen von außen geschützt ist. Die weitere Miniaturisierung der Transistoren auf einem Chip und damit die Einhaltung des Mooreschen Gesetzes erfordern einen immer höheren Aufwand.
Doch die Maschine, die im nächsten Jahr auf den Markt kommt und 50 bis 60 Millionen Dollar kosten soll, zeigt vor allem eins: die Lithographie mit »Extremen Ultraviolett« (EUV) verlässt nach vielen Jahren das Labor und kommt auf den Markt.
Die NXE3100 ist die erste Maschine aus einer Reihe von weiteren EUV-Lithographiemaschinen, die in den nächsten Jahren folgen sollen. Diese Maschinen werden sich darin unterscheiden, dass die derzeitige Anzahl von Wafern, die pro Stunde verarbeitet werden können, von 60 auf über 180 steigen soll. Die damit möglichen Strukturgrößen sollen sich von derzeit 27 nm auf 11 nm bis 2015 verkleinern.
Erste Produkte in der Massenfertigung soll es ab 2012 geben. Dabei wird es sich wohl um 22-nm-NAND-Flash handeln. Die Hersteller von DRAM und Logik-ICs sollen folgen. ASML zufolge gibt es bereits 5 Bestellungen für die NXE3100. Die zwei Jahre zwischen Auslieferung der Maschine und der Massenfertigung von Chips sind für die Entwicklung des Prozesses notwendig.
Die Grenze für das derzeit am weitesten entwickelte Lithographie-Verfahren, die Immersions-Lithographie, sieht ASML bei 22 nm. Danach kommt nur noch EUV in Frage.
Schaut man in das Innere einer solchen NXE3100-Maschine, wird deutlich, dass es sich bei EUV durchaus um einen Durchbruch in der Halbleiterfertigung handelt. Eine Linse gibt es im Gegensatz zu heutigen Lithographiemaschinen, die mit Lichtwellenlängen von 193 nm arbeiten, nicht mehr. Stattdessen wird das Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm über ein System von Spiegeln übertragen. Die höchste Unebenheit auf solch einem Spiegel – die vom Entwicklungspartner Carl Zeiss stammen – beträgt 0,3 nm auf einen Durchmesser von 30 cm gerechnet. Außerdem sind die Spiegel so beschichtet, dass möglichst wenig Licht absorbiert wird. Das ist auch der Grund, warum es keine Linsen mehr gibt denn sie würden das extrem kurzwellige Licht einfach verschlucken. Darüber hinaus muss der ganze Weg des Lichtes, von der Quelle bis zum Wafer, in einem Vakuum erfolgen. Das erklärt zum Teil auch die Dimensionen der Maschine, da etwa eine solche aufwendige Filterung der Luft, neue Bauteile erfordert.
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