Deutscher Zukunftspreis 2020: Team hinter EUV-Lithographie ausgezeichnet

Ohne deutsche Forscher von Fraunhofer, Trumpf und Zeiss gäbe es keine Halbleiterfertigung mit extrem ultravioletter Belichtung (EUV).

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Forscherteam vor einem CO2-Laser von Trumpf
Forscherteam vor einem CO2-Laser von Trumpf (Bild: Ansgar Pudenz/Deutscher Zukunftspreis)

Der Deutsche Zukunftspreis 2020 geht an ein Team aus Experten von Fraunhofer, Trumpf und Zeiss. Ausgezeichnet wurden die drei Männer für ihre Arbeit an der Halbleiterfertigung mit extrem ultravioletter Belichtung, kurz EUV-Lithographie.

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Entsprechende Maschinen, sogenannte Scanner, werden vom niederländischen Ausrüster ASML gebaut und an Kunden ausgeliefert. Die meisten Systeme hat derzeit der weltgrößte Auftragsfertiger TSMC in Betrieb, gefolgt von Samsung Foundry und Intel. Die extrem ultraviolette Belichtung ist für Nodes wie N5 oder 5LPP unerlässlich, da Chips in diesen Dimensionen mit herkömmlicher Immersionslithographie nicht mehr produziert werden können.

Von Trumpf aus dem baden-württembergischen Ditzingen stammt dabei der Kohlenstoffdioxid-Laser, welcher 50.000-fach pro Sekunde pulsiert, denn er muss in einer Vakuumkammer doppelt treffen: Der erste schwache Strahl plättet einen Zinntropfen, der zweite stärkere vaporisiert dann den Fladen - er lässt ihn also zerplatzen. Das so ionisierte Zinn gibt die extrem ultraviolette Strahlung als Plasmablitz ab, die mit einer äußert kurzen Wellenlänge von 13,5 nm fast im (weichen) Röntgenbereich liegt.

Das so generierte Licht wird dann von einer reflektierenden Maske für ein Beugungsbild und sechs sogenannte Bragg-Spiegel zum Wafer gelenkt. Diese sind aus Glaskeramikblöcken von Zeiss SMT (Semiconductor Manufacturing Technology) aus Oberkochen ebenfalls in Baden-Württemberg gefertigt und extrem rein, weil sie mit Diamanten geschliffen und mit Ionenstrahlen bearbeitet wurden. Die Bragg-Spiegel sind mit Molybdän sowie Silizium beschichtet und reflektieren nur einem bestimmten Wellenlängenbereich.

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Neben Trumpf und Zeiss war das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) als wichtiger Forschungspartner involviert, es half bei der anspruchsvollen Beschichtungstechnik für die großflächigen Spiegel.

Seit 1997 wird der Deutsche Zukunftspreis vergeben, er ist mit 250.000 Euro dotiert - das Preisgeld spenden Trumpf und Zeiss für gemeinnützige Zwecke.

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