Immer schnellere Chips mit immer kleineren Strukturen sichern den großen Prozessor-Herstellern ihre wirtschaftliche Zukunft. Um den Anschluss nicht zu verpassen, schauen die Entwickler weit über das Jahr 2007 hinaus. Denn dann ist wahrscheinlich die heute angewandte Technologie der optischen Lithografie für die Belichtung von Silizium-Rohlingen mit winzigen Schaltkreis-Strukturen von nur rund 70 Nanometer Größe endgültig ausgereizt.
Mit extrem ultravioletten Licht (EUV) mit rund 13 Nanometer Wellenlänge gelang nun amerikanischen Physikern ein erfolgreicher Testlauf der zukünftigen EUV-Technologie. Am Center for X-Ray Optics des Lawrence Berkeley National Laboratory schafften es Patrick Naulleau und seine Kollegen, 39 millionstel Millimeter (Nanometer) feine, isolierte Leiterlinien auf einem Chiprohling zu bannen. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der Fachzeitschrift Journal of Vacuum Science and Technology B. In der Industrie liegt das derzeitige Minimum für solche lithographisch erzeugten Strukturen bei rund 65 Nanometern.
Bevor jedoch die EUV-Lithographie Einzug in die Chipfabriken hält, müssen Wissenschaftler noch einige Hürden überwinden. Denn obwohl EUV-Licht bisher unerreicht kleine Strukturen ermöglicht, muss die Optik von transparenten Linsen und Strukturmasken auf eine funktionelle Spiegeloptik umgestellt werden.
Der Grund liegt darin, dass im Unterschied zu Licht mit 157 oder 193 Nanometer Wellenlänge ? das heute bei der Belichtung der Chiprohlinge verwendet wird – die EUV-Strahlen von allen verwendbaren Materialien verschluckt werden. So werden für einen erfolgreichen Produktionsprozess intensive Quellen für das EUV-Licht, fehlerfreie Masken mit den abzubildenden Chipstrukturen und eine völlig neue und hochreflektive Optik ohne klassische Fokussierlinsen benötigt.
Dass die Chipentwickler ernsthaft auf EUV setzen, zeigte jüngst auch ein Schlüsselauftrag, den das britische Unternehmens Exitech im November an die Carl Zeiss SMT AG in Oberkochen vergeben hat. Zeiss arbeitet an ähnlichen Belichtungstechniken wie die US-Forscher und soll in Kürze zwei hoch entwickelte optische Systeme liefern, die ein Herzstück für die so genannten Microstepper bilden sollen.
“Mit diesem EUV-System lassen sich Auflösungen von 50 bis 35 Nanometer erreichen”, sagt Markus Wiederspahn von Carl Zeiss SMT. Allein dadurch werden Speicherchips mit mehr als 64 Gigabit und Prozessoren mit mehreren Gigahertz Taktfrequenz möglich. Einmal auf den Weg gebracht, hat EUV sogar das Potenzial, in noch kleinere Nanometerbereiche vorzustoßen.
Jan Oliver Löfken
