DUV-Lithographie-Optiken von ZEISS

Die Herstellung von Mikrochips erfordert fortschrittlichste Technologien, um feinste Strukturen auf dünnen Siliziumscheiben (Wafern) zu erzeugen. Diese Strukturen bilden zusammen eine integrierte Schaltung (integrated circuit, IC), das heißt einen Mikrochip. DUV-Lithographie-Optiken (Deep Ultraviolet Light) von ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology (SMT) nutzen Licht im nicht sichtbaren ultravioletten Spektrum mit Wellenlängen von 365, 248 und 193 Nanometern für die präzise Belichtung. Für immer kleinere Strukturen und leistungsfähigere Chips hat ZEISS SMT in den letzten mehr als 50 Jahren die Wellenlänge des Lichts weiter verkürzt und Fortschritte bei der Auflösung erzielt. Heute bieten wir als Technologieführer modernste Systeme für die trockene Lithographie (Dry DUV) und für die Immersionslithographie (DUV Immersion) an und gestalten die Zukunft aktiv mit Produktneuentwicklungen.

Lichtquelle, Beleuchtungssystem, Maske, Projektionsoptik und Wafer sind die zentralen Bestandteile eines DUV-Lithographiesystems: Quecksilber-Dampflampen oder spezielle Gaslaser, sogenannte Excimerlaser, erzeugen das DUV-Licht im ultravioletten Wellenlängenbereich. Mit ihrem Bereich Optic Modules liefert ZEISS SMT die Optiken für die Excimerlaser. Diese müssen hohen Lichtintensitäten und geringen Wellenlängen standhalten. Auf einer Projektionsmaske (Reticle) befinden sich die Informationen – eine Art Bauplan – für den Mikrochip. Das optische System von ZEISS SMT projiziert mithilfe von DUV-Licht das Muster um das Vierfache verkleinert auf Siliziumscheiben (Wafer). Damit ist das DUV-Lithographiesystem mit einem „umgedrehten Diaprojektor“ vergleichbar.

Ob in Autos, Smartphones, smarten Kühlschränken oder im Computer – fast alle Geräte unseres digitalisierten Lebens und Arbeitens enthalten Mikrochips. Diese sind ohne die DUV-Technologie nicht vorstellbar. Da die Technologie wirtschaftlich und leistungsfähig ist, stellen Chiphersteller die meisten Lagen (Layers) eines Mikrochips nach wie vor mit den verschiedenen DUV-Wellenlängen – 193, 248 und 365 Nanometer – her. Auch bei Mikrochips, die mithilfe der EUV-Technologie gefertigt werden, basiert die Mehrzahl der IC-Schichten (integrierte Schaltkreise) auf der DUV-Technologie. Rund 80 Prozent aller Mikrochips weltweit werden mithilfe der Optiken von ZEISS und den Lithographie-Maschinen unseres strategischen Partners ASML gefertigt. Von diesen wird wiederum ein Großteil – mehr als 95% – mit DUV-Licht hergestellt. Damit sind wir Marktführer und Taktgeber für die Halbleiterindustrie.

Die Nachfrage nach Mikrochips steigt weiter rasant. Grund dafür sind die zunehmende Digitalisierung und Zukunftstrends wie das Internet of Things, künstliche Intelligenz oder Smart Cities. Mikrochips müssen robust in der Anwendung sein und sich kostengünstig produzieren lassen. Das gelingt mit der ausgereiften und breit etablierten DUV-Technologie. Sie deckt den Marktbedarf vor allem für die Basischips. Auch fortgeschrittene Chips kombinieren im Herstellungsprozess die EUV- und DUV-Lithographie miteinander. Heute und in Zukunft entstehen die meisten Lagen eines High-End-Mikrochips mithilfe von DUV-Licht der „trockenen“ Systeme (DUV Dry). Als Möglichmacher der Digitalisierung bleiben DUV-, EUV- und High-NA-EUV-Lithographie künftig als sich ergänzende Technologien nebeneinander bestehen.