29,9 nm: IBM meldet Lithografie-Rekord

IBM hat nach eigenen Angaben einen Rekord bei der Produktion immer kleinerer Chipstrukturen aufgestellt. Durch neue Verfahren könnten auf konventionellem Produktionsweg noch weit kleinere Halbleiterstrukturen hergestellt werden, als bislang angenommen, teilte das amerikanische IT-Unternehmen in San Jose (Kalifornien) mit.

„Unser Ziel ist es, das Verfahren der optischen Lithographie so weit wie möglich zu verfeinern, damit die Industrie nicht früher als unbedingt nötig auf neue und teure Alternativen umsteigen muss“, sagte Robert D. Allen, Forscher an IBMs Almaden Research Center. Für die Hersteller könne dies ein erheblicher finanzieller Vorteil sein, sagte IBM-Sprecher Hans-Jürgen Rehm am Dienstag. „Moderne Belichtungsanlagen kosten heute ein mörderisches Geld.“

Mit der neuen Technik soll das herkömmliche Lithografieverfahren mit tief ultraviolettem Licht (DUV) weiter genutzt werden können. Mit der dabei benutzen Wellenlänge von 193 nm lag bislang die kleinste noch herstellbare Strukturbreite bei 32,5 nm. Für noch kleinere Strukturgrößen forscht man weltweit an der Belichtung mit extrem ultraviolettem Licht (EUV) bei einer Wellenlänge von 13,5 nm. Doch diese Technik gilt als ausgesprochen schwer zu beherrschen, da es dafür keine optischen Linsen mehr gibt und die komplette Anlage wegen der Absorption durch Luft im Vakuum stehen muss.

EUV-Lithografie: Die Belichtung ist extrem aufwändig und kann nur noch in der Vakuumkammer erfolgen. (Quell: Intel)
EUV-Lithografie: Die Belichtung ist extrem aufwändig und kann nur noch in der Vakuumkammer erfolgen. (Quell: Intel)

Mit dem neuen Verfahren ist es Forschern von IBM nun gelungen, eine Strichbreite von nur 29,9 Nanometer trotz des Einsatzes des gut beherrschbaren 193 nm-Lichts zu erreichen. Die kleinsten Strukturen auf den aktuellsten Intel-CPUs sind derzeit 65 Nanometer breit. Bei Einsatz der 29,9 nm-Lithografie ließe sich die Fläche dieser CPUs auf ein Fünftel reduzieren.

Die von IBM entwickelte Methode zur weiteren Miniaturisierung basiert auf zwei neuen Elementen. Für die Belichtung setzten die Mitarbeiter des IBM- Forschungszentrums zwei interferierende Laserstrahlen statt nur einem ein und konnten damit deutlich schärfere Linien erzielen. Zudem befindet sich zwischen den Linsen und dem zu belichtenden Wafer keine Luftschicht mehr, sondern eine Flüssigkeit mit hohem Brechungsindex. Ähnlich wie bei der Immersionmikroskopie können dadurch die Linsen eine höhere Numerische Apertur nutzen und kleinere Strukturen auflösen.

Laut Allen hat die Industrie durch die neue Belichtungstechnik Zeit gewonnen, bis man auf die EUV-Technologie wechseln muss. Allen rechnet mit diesem Schritt erst in sieben Jahren. Intel scheint hier der Branche voraus zu sein. Der Branchenprimus möchte noch 2009 EUV in der Massenfertigung einsetzen. (ala)