Ein Mitarbeiter im Reinraum arbeitet an einem EUV-System.

Die EUV-Lithographie galt lange als visionär und technisch nicht umsetzbar. Heute ermöglicht diese Technologie leistungsfähige Mikrochips für unsere Smartphones und Künstliche Intelligenz. Bei ZEISS SMT sind wir Teil dieser Entwicklung, gemeinsam mit ASML, und begeben uns auf eine Zeitreise mit unseren wichtigsten Meilensteinen.

Stellen Sie sich eine Welt ohne leistungsstarke Mikrochips vor. Eine Welt, in der Ihr Smartphone nicht mehr in der Lage ist, in Sekundenbruchteilen Informationen aus der ganzen Welt zu sammeln und diese dank Künstlicher Intelligenz ziemlich zielgenau aufzubereiten. Eine Welt, in der Ihr Laptop nicht mehr die Rechenleistung besitzt, um komplexe Aufgaben zu bewältigen oder Ihre Lieblingsfilme in gestochen scharfer Qualität zu streamen. Ohne die vielen Wunderwerke, die Mikrochips ermöglichen, wäre unser Alltag ein völlig anderer.

Hier möchte ich Sie mitnehmen in die Welt der EUV-Lithographie (extreme ultraviolet light), kurz EUV. EUV ist die Schlüsseltechnologie, die die Herstellung extrem leistungsfähiger Mikrochips ermöglicht. Sie ist das Herzstück der modernen Elektronik und treibt Innovationen voran, die unsere Welt verändern. Denn dank der EUV-Lithographie werden Mikrochips immer kleiner, effizienter und leistungsfähiger. Das ist die Basis für Smartphones mit extrem schneller Rechenleistung und Tech-Trends wie Generative Künstliche Intelligenz (KI), Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) oder Smart Health.

 

ASML und ZEISS: Möglichmacher der EUV-Lithographie

Doch eins nach dem anderen. Schauen wir uns den Beginn der heutigen Tech-Trends an und reisen gemeinsam in die Vergangenheit. Denn die EUV-Geschichte geht weit in die 1980er Jahre zurück, als in Japan Hiroo Kinoshita die ersten EUV-Abbildungen projizierte. In den 1990er kamen dann viele Akteure auf den Spielplan. Diese wichtigen Akteure formten die ersten Meilensteine für die heutige EUV-Technologie. Ein Schlüsselunternehmen ist das niederländische Hochtechnologieunternehmen ASML. ASML hat sich mit der Zeit von einem Nischenanbieter auf dem europäischen Markt zu einem globalen Branchenführer im Bereich Halbleitertechnologie entwickelt und ist bis heute Hersteller von EUV-Lithographie-Maschinen. Gemeinsam mit ZEISS und vielen weiteren Partnern aus Europa hat ASML die EUV-Lithographie realisiert und damit unser digitales Leben und Arbeiten entscheidend verändert. Bei ZEISS sind wir sehr stolz darauf ein wichtiger Teil dieses weitvernetzten und hochinnovativen Ökosystems zu sein und unsere Geschichte als Teil der EUV-Geschichte zu erzählen. Denn unsere Optiken, die als die präzisesten Spiegel mit mechatronischen Systemen beschrieben werden können, sind das Herzstück der EUV-Systeme unseres strategischen Partners ASML.

Porträtbild von Christoph Hensche

Die Optiken von ZEISS sind das Herzstück der EUV-Systeme von ASML.

Christoph Hensche President Semiconductor Manufacturing Optics

Mit Pioniergeist und Ausdauer zum Erfolg

Dabei war die EUV-Entwicklung kein Selbstläufer. Der Weg von der Idee zur Serienreife war lang und steinig. Vor 30 Jahren galt die Schlüsseltechnologie als zu visionär und technisch nicht umsetzbar. Ebenso unsicher waren die strategischen und wirtschaftlichen Auswirkungen für die künftige Marktposition im dynamischen Halbleitermarkt. Die Herausforderungen waren also enorm anspruchsvoll. Doch mit Pioniergeist, unermüdlichem Engagement und Teamarbeit gelang es den Entwicklerinnen und Entwicklern, auch dank der Geduld der Kunden, die hochkomplexe EUV-Lithographie bis zur Marktreife zu bringen.

Roadmap der EUV Technologie auf einer Skizze

Die Anfänge der EUV-Lithographie bei ZEISS SMT

In der EUV-Geschichte nehme ich Sie nun weiter mit. Lassen Sie uns dabei auf die wichtigsten Meilensteine aus 30 Jahren EUV-Lithographie bei ZEISS blicken. Unsere Reise begann vor mehr als 30 Jahren an einem verregneten Novembertag 1995, als ein Workshop bei ZEISS einen wichtigen Grundstein für die optische EUV-Lithographie legte. Zu dieser Zeit hatten weniger als ein Prozent der Weltbevölkerung Zugang zum Internet. Währenddessen kamen Vertreter von Chip-Herstellern und Forschungsinstituten in Oberkochen, einem kleinen Dorf auf der Ostalb, zusammen, um die Zukunft der optischen Lithographie zu gestalten. Im Raum stand die Vision, mit extrem-ultraviolettem Licht der Wellenlänge von 13,5 Nanometern zu arbeiten. Wie das realisiert werden könnte war damals noch völlig unklar. Greifbarer wurde es 1999. In diesem Jahr fing es an mit der Vorstellung des „Micro Exposure Tools“. Das war die erste EUV-Projektionsoptik für kleine Belichtungsfelder und die Basis für größere und komplexere Systeme. Diese folgten dann 2006 und 2010 mit der ersten Vollfeld-EUV-Optik sowie dem Prototyp für die ZEISS EUV-Optik – beides entscheidende Entwicklungen, um die EUV-Lithographie für die Serienfertigung vorzubereiten.

Auf dem ZEISS GElände verabschieden viele SMT Mitarbeitende die erste Auslieferung der EUV, dabei entsteht ein Gruppenbild.

Die erste serienmäßige EUV-Optik

2012 war es dann endlich so weit: Die erste serienmäßige EUV-Optik wurde von ZEISS feierlich an ASML ausgeliefert. Ein historischer Moment der unsere Zusammenarbeit mit ASML auf dem Weg zum erfolgreichen Einsatz der EUV-Lithographie in der Industrie bestätigte. Dann ging es Schlag auf Schlag: 2013 brachte ASML mit dem TWINSCAN NXE:3300 eine erste serienreife EUV-Lithographie-Maschine auf den Markt. 2017 folgte die Einführung des ZEISS AIMS EUV – ein wichtiges Tool, um Fehler auf EUV-Masken unter Belichtungsbedingungen wie in Wafer-Scannern zu prüfen.

Eine Hand hält einen Mikrochip mit EUV-Technologie hergestellt zwiaschen den Fingern

Der Durchbruch in der Konsumgüterindustrie

Endlich, im Jahr 2018, hatte das lange Warten ein Ende: Die ersten Smartphones mit EUV-Mikrochips kamen auf den Markt. Damit hatte die harte Arbeit vieler Menschen es nun ermöglicht, dass die mit EUV-Lithographie hergestellten Mikrochips nun in Ihren Händen landen konnten. Das war ein entscheidender Schritt für die breite Anwendung der EUV-Technologie in der Konsumgüterindustrie. 2020 wurde das dann auch durch die Verleihung des Deutschen Zukunftspreises an das Forscherteam bestehend aus Dr. Peter Kürz (ZEISS), Dr. Michael Kösters (TRUMPF) und Sergiy Yulin (Fraunhofer IOF) unterstrichen. Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier überreichte die Auszeichnung an das Team in einem feierlichen Rahmen. Vier Jahre später wurden Dr. Peter Kürz und Dr. Michael Kösters dann mit dem Werner-von-Siemens-Ring ausgezeichnet, eine der höchsten deutschen naturwissenschaftlich-technischen Auszeichnungen, unter anderem und stellvertretend für die industrielle Nutzbarmachung der EUV-Technologie.

Bis heute haben wir mehr als 300 EUV-Optiken an ASML ausgeliefert. Sie sehen, die EUV-Lithographie hat sich in den vergangenen 30 Jahren von einer kühnen Idee zu einem zukunftsweisenden Standard für die Halbleiterindustrie entwickelt. Und die Innovation der Technologie schreitet weiter voran, um den Anforderungen der Chipindustrie gerecht zu werden.

Eine Welt ohne EUV-Lithographie

Und, haben Sie sich inzwischen vorstellen können, wie die Welt ohne leistungsstarke Mikrochips aussehen würde? Eine Welt ohne die bahnbrechende EUV-Lithographie? Eine Welt ohne Unternehmen wie ASML, ZEISS und ohne die vielen wichtigen Partner und Zulieferer in dem gesamten Ökosystem? Seien Sie unbesorgt. Denn gemeinsam kümmern wir uns auch in Zukunft darum, dass Mikrochips immer besser werden und so wieder neue Innovationen entstehen können. Das gelingt uns mit neuen Schlüsseltechnologien wie der High-NA-EUV-Lithographie.

Porträtbild von Christoph Hensche
Autor Christoph Hensche President Semiconductor Manufacturing Optics