ZEISS Systeme im Waferstepper

Der Waferstepper (sowie dessen Weiterentwicklung, der Waferscanner) ist ein Produkt, das zahlreiche technologische Höchstleistungen vereint: ZEISS Lithographie-Optiken bilden das Herzstück des Scanners unseres strategischen Partners ASML. Weiterer Bestandteil sind die Mirrorblocks als Teil der Waferstage, die den Wafer während des Belichtungsvorgangs halten und positionieren. Optikkomponenten von ZEISS sind außerdem Teil der Lichtquelle. Die Technologien des Bereichs Photomaskensysteme werden schon vor dem Belichtungsvorgang genutzt: Sie garantieren, dass mit der Photomaske defektfreie Strukturen geschaffen werden können.

Dieses Bild wurde freundlicherweise von ASML zur Verfügung gestellt (Copyright © ASML)

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Funktionsweise eines Waferscanners

Waferstepper und Waferscanner gehören zu den wichtigsten Produktionsmaschinen für die Chipherstellung. Vom Funktionsprinzip  vergleichbar mit einem überdimensionalen Diaprojektor werden im Waferstepper die Strukturen der späteren Halbleiterbauelemente von einer Maske (Reticle) auf den mit Photolack beschichteten Wafer übertragen. Dieser als Lithographie bezeichnete Prozess ist ein besonders wichtiger Produktionsschritt bei der Herstellung von Halbleiter-Komponenten.

Herzstück eines Wafersteppers sind die optischen Systeme für Beleuchtung und Projektion. Die Starlith® Systeme der Carl Zeiss SMT GmbH sind die weltweit führenden Waferstepper- und Scanneroptiken.

Die Beleuchtungsoptik (vergleichbar mit dem Kondensor eines Diaprojektors) sorgt für die gleichmäßige Ausleuchtung der Maske (entspricht dem Dia) sowie die gezielte Strahlführung in das Projektionsobjektiv. Das lithographische Objektiv projiziert die Maskenstrukturen auf den Wafer (allerdings, anders als beim Diaprojektor, um den Faktor vier verkleinert). Der Wafer wird nach jedem Belichtungsvorgang genau um die Größe des Bildfeldes unter der Optik weiterbewegt, und so „step by step" - daher die Bezeichnung Waferstepper - komplett belichtet.

Für noch bessere Prozessparameter werden sogenannte Waferscanner eingesetzt, mit denen die Maske kontinuierlich abgescannt wird. Bei Steppern dagegen wird die Maske in einem Schritt belichtet.

Beleuchtungswellenlänge

Je höher die Leistungsfähigkeit eines Chips sein soll, umso feinere Strukturen muss die Optik erzeugen können. Der Fortschritt in der Miniaturisierung und die dadurch stetig steigende Leistungsfähigkeit integrierter Schaltkreise hängen somit unmittelbar vom Auflösungsvermögen des optischen Systems ab. Wie in der Malerei mit immer feineren Pinseln gearbeitet wird, um feine und feinste Details auf die Leinwand zu bringen, so werden auch in der optischen Lithographie immer kürzere Wellenlängen verwendet, um die Strukturgröße weiter zu verkleinern. Der ZEISS Unternehmensbereich Semiconductor Manufacturing Technology trägt diesem Anspruch unter anderem mit den EUV-Lithographie-Optiken Rechnung.