Projektor für Superchips
Handys, die Fotos schießen und Videoclips drehen; MP3-Player, die digitale Musikstücke in höchster Klangqualität speichern und wiedergeben; Navigationsgeräte, die zuverlässig und genau den Weg zu einem Parkhaus, Restaurant oder Bekannten weisen. All diese kleinen technischen Wunder gäbe es nicht, hätte sich die Mikroelektronik in den letzten Jahrzehnten nicht atemberaubend schnell entwickelt. Sie folgte dabei Moore’s Law – einem Gesetz, das Intel-Mitgründer Gordon Moore 1965 formuliert hat. Demnach verdoppelt sich die Leistungsfähigkeit von Computerchips etwa alle 18 Monate – ohne dass die Chips dadurch teurer werden.
Um diesen Fortschritt zu sichern, müssen die Fertigungsverfahren für die Computerchips mit derselben Geschwindigkeit verbessert werden. „Die Schlüsseltechnologie für die Herstellung von Computerchips ist heute die optische Lithographie”, sagt Winfried Kaiser, Leiter Produktentwicklung und Strategie Lithographie-Optik bei der Carl Zeiss SMT AG in Oberkochen. Eine komplexe Optik projiziert die mikroskopisch kleinen Strukturen für Transistoren und Leiterbahnen auf eine dünne Siliziumscheibe. Die Strukturen von Prozessoren und Datenspeichern, die sich so erzeugen lassen, sind umso feiner, je kürzer die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist. Derzeit nutzen die Hersteller ultraviolettes Licht, um Leiterbahnen mit 45 Nanometer Breite zu schreiben. Bald sollen sogar Strukturbreiten von 35 Nanometern möglich sein. „Gegen Ende des Jahrzehnts wird die optische Lithographie jedoch an ihre Grenzen stoßen”, prophezeit Peter Kürz, der bei Carl Zeiss SMT die Entwicklung der EUV-Technologie leitet. „Diese Technologie ermöglicht es, Moore’s Law auch im nächsten Jahrzehnt fortzuschreiben.” Ihr wesentliches Merkmal: Sie nutzt extrem kurzwelliges weiches Röntgenlicht. Dieses Licht lassen weder Glas noch andere Materialien durch. Deshalb mussten Kürz, Kaiser und ihr Forscherkollege Martin Lowisch die Optik für die EUV-Lithographie komplett aus Spiegeln aufbauen – im Gegensatz zu konventionellen lithographischen Systemen, die vor allem aus Linsen bestehen. Die Präzision, mit der die Spiegel geschliffen und positioniert werden müssen, war eine enorme Herausforderung: Die Abweichung der EUV-Spiegel von der Sollform beträgt nur 0,2 Nanometer – weniger als einen Atomdurchmesser. Beeindruckend sind auch die Perspektiven, die der Einsatz der EUV-Technologie für die Halbleiterindustrie eröffnet: Im Vergleich zu heute lassen sich zehnmal so viele Transistoren auf einen Chip packen. Dadurch wird es weiterhin preiswerte und immer leistungsfähigere Computerchips geben. Welche aufsehenerregenden Anwendungen daraus hervorgehen werden, ist kaum vorherzusehen. „Der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt” , schwärmt Winfried Kaiser.
