Pressemitteilung

High-NA EUV: Neue Technologie für weltweite Mikrochipproduktion

Die weltweit einzigartige High-NA-EUV-Lithographie setzt neue Maßstäbe für die Produktion modernster Mikrochips. ZEISS hat mit dem optischen System das Herzstück dieser neuen Technologie entwickelt und hergestellt. Die erste Maschine für die High-NA-EUV-Lithographie wurde vor kurzem von dem strategischen ZEISS Partner ASML ausgeliefert. Ab 2025 sollen damit die ersten Mikrochips in Serie gefertigt werden.

30. Januar 2024 · 5 Min. Lesedauer

  • High-NA-EUV-Lithographie ermöglicht eine drei Mal höhere Transistorendichte auf dem Mikrochip
  • Herzstück der Technologie ist das weltweit präziseste Optiksystem von ZEISS
  • Entwicklung der High-NA-EUV-Lithographie baut auf ein starkes europäisches Partnernetzwerk
Oberkochen | 30. Januar 2024 | ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology

Ob Künstliche Intelligenz, Autonomes Fahren, Smart Cities oder das Internet der Dinge: Für die bahnbrechenden Technologien und Entwicklungen der Zukunft wird eine enorme Rechenleistung benötigt und deshalb immer leistungsfähigere Mikrochips. Die ZEISS Sparte Semiconductor Manufacturing Technology (SMT) hat nun gemeinsam mit ihrem strategischen Partner ASML, dem niederländischen Hersteller von Lithographie-Systemen, die Grundvoraussetzung für die Fertigung von integrierten Schaltkreisen auf einem neuen Level 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. Die erste Serienfertigung mithilfe der neuen Technologie soll 2025 beginnen.

Schwarzlichtkontrolle der ZEISS Projektionsoptik für die High-NA-EUV-Lithographie. Das Herzstück der Lithographie-Maschine besteht aus mehr als 40.000 Teilen und wiegt etwa zwölf Tonnen.
ZEISS

Schwarzlichtkontrolle der ZEISS Projektionsoptik für die High-NA-EUV-Lithographie. Das Herzstück der Lithographie-Maschine besteht aus mehr als 40.000 Teilen und wiegt etwa zwölf Tonnen.

Weltweite Digitalisierung weiter vorantreiben

„Die feinsten Strukturen, die präzisesten Optiken, die komplexeste Messtechnik: Wenn wir über High-NA-EUV-Lithographie sprechen, geht das nicht ohne Superlative“, sagt Andreas Pecher, Mitglied im ZEISS Vorstand und President & Chief Executive Officer der Sparte SMT. EUV steht für „extreme ultraviolett“, also 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 1.000 Transistoren, sind es heute bereits mehr als 55 Milliarden. „Die High-NA-EUV-Lithographie wird eine drei Mal so hohe Dichte an Transistoren auf Mikrochips ermöglichen wie bisher und so die Rechenleistung vervielfachen“, so Pecher. „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.“

Eine Technologie der Superlative

ZEISS hat rund zehn Millionen Arbeitsstunden für Forschung und Entwicklung in die High-NA-EUV-Lithographie investiert. An der Entwicklung der Technologie sind zudem der strategische Partner ASML und viele weitere europäische Partner beteiligt. „Wir arbeiten immer daran, die Grenzen des technisch Machbaren zu verschieben“, sagt Pecher. „Unser Anspruch ist es, die Digitalisierung weltweit mit unseren Innovationen aktiv zu gestalten, indem wir die Chipindustrie zu neuen Technologiesprüngen befähigen. Dafür setzen wir uns ambitionierte Ziele. 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.“

Mehr Licht für mehr Details

Mikrochips werden im sogenannten Lithographie-Verfahren in Waferscannern hergestellt. 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. Um solche Strukturen abzubilden, müssen die Spiegel sehr präzise sein. Dafür werden auf die Spiegeloberfläche mehr als 100 extrem dünne Silizium- und Molybdän-Schichten aufgedampft – jede Schicht nur wenige Atomlagen stark. „Wie präzise die Spiegel sind lässt sich mit einem Gedankenexperiment erklären: Man stellt sich vor, der Spiegel wird so vergrößert, dass er die Fläche von Deutschland hat. In dieser Größe wäre die größte Unebenheit dann weniger als 100 Mikrometer groß. Das sind 0,01 Zentimeter – fast so fein wie ein menschliches Haar“, so Kürz.

  • In gigantischen Vakuumkammern mit einem Durchmesser von fünf Metern werden die hochpräzisen Spiegel von ZEISS für die High-NA-EUV-Technologie vermessen.
    ZEISS

    In gigantischen Vakuumkammern mit einem Durchmesser von fünf Metern werden die hochpräzisen Spiegel von ZEISS für die High-NA-EUV-Technologie vermessen.

  • Der präziseste Spiegel der Welt von ZEISS ist verbaut im optischen System für die High-NA-EUV-Technologie.
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    Der präziseste Spiegel der Welt von ZEISS ist verbaut im optischen System für die High-NA-EUV-Technologie.

  • Das ZEISS Beleuchtungssystem für die High-NA-EUV-Lithographie wiegt rund sechs Tonnen und besteht aus mehr als 25.000 Einzelteilen.
    ZEISS

    Das ZEISS Beleuchtungssystem für die High-NA-EUV-Lithographie wiegt rund sechs Tonnen und besteht aus mehr als 25.000 Einzelteilen.

Messtechnik ist 150 Tonnen pure Präzision

Um die Qualität der Spiegel zu prüfen, braucht es die präziseste Messtechnik der Welt. „Eine solche Messtechnik gab es nicht, also haben wir sie gemeinsam mit ASML parallel zur High-NA-EUV-Lithographie entwickelt und damit Pionierarbeit weltweit geleistet“, sagt Kürz. „Das ist die komplexeste Maschine, die wir je bei ZEISS gefertigt haben.“ In Vakuumkammern mit rund fünf Metern Durchmesser prüft das insgesamt 150 Tonnen schwere Messgerät die Qualität der Spiegel nanometergenau.

Spitzentechnologie aus Europa

„Die High-NA-EUV-Lithographie ist Hightech ‚Made in Europe‘“, sagt Andreas Pecher. In der hochinnovativen Technologie stecken ein Vierteljahrhundert Forschung und Entwicklung, mehr als 2.000 ZEISS Patente, die Arbeit von rund 1.200 Netzwerkpartnern, Investitionen in Milliardenhöhe von ZEISS SMT und ASML sowie Fördermittel der Bundesregierung Deutschlands und der Europäischen Union für die technologische Souveränität Europas. „Das Herzstück für die weltweite Mikrochipfertigung kommt aus Europa“, so Pecher weiter. „Diese europäische Erfolgsgeschichte möchten wir noch lange fortschreiben. Dafür investieren wir an allen SMT-Standorten in Menschen, Maschinen und Infrastruktur, um die Megatrends der Zukunft zu ermöglichen.“

Portrait-Bild von Jeannine Rapp
PRESSEKONTAKT

Jeannine Rapp

Carl Zeiss SMT GmbH

Über ZEISS

ZEISS ist ein weltweit führendes Technologieunternehmen der optischen und optoelektronischen Industrie. In den vier Sparten Semiconductor Manufacturing Technology, Industrial Quality & Research, Medical Technology und Consumer Markets erwirtschaftete die ZEISS Gruppe zuletzt einen Jahresumsatz von 10 Milliarden Euro (30. September 2023).

ZEISS entwickelt, produziert und vertreibt für seine Kunden hochinnovative Lösungen für die industrielle Messtechnik und Qualitätssicherung, Mikroskopielösungen für Lebenswissenschaften und Materialforschung sowie Medizintechniklösungen für Diagnostik und Therapie in der Augenheilkunde und der Mikrochirurgie. ZEISS steht auch für die weltweit führende Lithographieoptik, die zur Herstellung von Halbleiterbauelementen von der Chipindustrie verwendet wird. ZEISS Markenprodukte wie Brillengläser, Fotoobjektive und Ferngläser sind weltweit begehrt und Trendsetter.

Mit diesem auf Wachstumsfelder der Zukunft wie Digitalisierung, Gesundheit und Industrie 4.0 ausgerichteten Portfolio und einer starken Marke gestaltet ZEISS den technologischen Fortschritt mit und bringt mit seinen Lösungen die Welt der Optik und angrenzende Bereiche weiter voran. Grundlage für den Erfolg und den weiteren kontinuierlichen Ausbau der Technologie- und Marktführerschaft von ZEISS sind die nachhaltig hohen Aufwendungen für Forschung und Entwicklung. ZEISS investiert 15% seines Umsatzes in Forschungs- und Entwicklungsarbeit – diese hohen Aufwendungen haben bei ZEISS eine lange Tradition und sind gleichermaßen eine Investition in die Zukunft.

Mit rund 43.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist ZEISS in fast 50 Ländern mit rund 30 Produktionsstandorten, 60 Vertriebs- und Servicestandorten sowie 27 Forschungs- und Entwicklungsstandorten weltweit aktiv (Stand: 30. September 2023). Hauptstandort des 1846 in Jena gegründeten Unternehmens ist Oberkochen, Deutschland. Alleinige Eigentümerin der Dachgesellschaft, der Carl Zeiss AG, ist die Carl-Zeiss-Stiftung, eine der größten deutschen Stiftungen zur Förderung der Wissenschaft.

Weitere Informationen unter www.zeiss.de

 

Semiconductor Manufacturing Technology

Die Sparte Semiconductor Manufacturing Technology deckt mit ihrem Produktportfolio und weltweit führendem Know-how verschiedene Schlüsselprozesse bei der Herstellung von Mikrochips ab. Zu den Produkten des Bereichs zählen Halbleiterfertigungs-Optiken – darunter Lithographie-Optiken –, Photomaskensysteme sowie Prozesskontroll-Lösungen für die Halbleiterindustrie. Dank der ZEISS Technologien werden Mikrochips zunehmend kleiner, leistungsfähiger, energieeffizienter und preiswerter. Die damit ausgestatteten elektronischen Anwendungen ermöglichen globalen Fortschritt in verschiedenen Disziplinen, darunter Technologie, Elektronik, Kommunikation, Unterhaltung, Mobilität und Energie. Hauptsitz von Semiconductor Manufacturing Technology ist Oberkochen. Weitere Standorte der Sparte sind Jena, Roßdorf und Wetzlar in Deutschland sowie Bar Lev (Israel), Dublin und Danvers (USA).

Pressebilder

  • ZEISS Projektionsoptik für High-NA-EUV-Lithographie Schwarzlichtkontrolle

    Schwarzlichtkontrolle der ZEISS Projektionsoptik für die High-NA-EUV-Lithographie. Das Herzstück der Lithographie-Maschine besteht aus mehr als 40.000 Teilen und wiegt etwa zwölf Tonnen.

    Seiten: 1
    Dateigröße: 1 MB
  • ZEISS Messtechnik für High-NA-EUV-Lithographie

    In gigantischen Vakuumkammern mit einem Durchmesser von fünf Metern werden die hochpräzisen Spiegel von ZEISS für die High-NA-EUV-Technologie vermessen.

    Seiten: 1
    Dateigröße: 2 MB
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    Der präziseste Spiegel der Welt von ZEISS ist verbaut im optischen System für die High-NA-EUV-Technologie.

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    Dateigröße: 1 MB
  • ZEISS Beleuchtungssystem für High-NA-EUV-Lithographie

    Das ZEISS Beleuchtungssystem für die High-NA-EUV-Lithographie wiegt rund sechs Tonnen und besteht aus mehr als 25.000 Einzelteilen.

    Seiten: 1
    Dateigröße: 1 MB

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