EUV-Lithographie für 10-GHz-CPU

Unter Federführung Intels entwickelt die Halbleiter-Industrie seit Jahren an der Belichtung von Schaltungen mit extrem ultraviolettem Licht (EUV). Nun ist mit IBM eine weitere Größe dem Konsortium beigetreten und die erste Maske im Standardformat will Intel auch hergestellt haben.

Bereits 1997 gründeten Intel, Motorola und AMD die EUV LLC, ein Konsortium mit dem sich die treibenden Kräfte der Halbleiter-Industrie Wissen und Ressourcen teilen wollen, um EUV serienreif zu machen. Die Lithographie mit extrem ultraviolettem Licht, das weit außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, soll mehrere Prozessgenerationen überdauern: "Diese Belichtungsart kann voraussichtlich die vier Prozessgenerationen nach der heutigen Prozesstechnologie mit 0,13 Mikrometern sichern", meint Dr. Chiang Yang, Direktor von Intels Mask Operations.

Die Masken, mit denen die Schaltungen belichtet werden, ließen sich aber bisher nur in Formaten herstellen, die nicht in die gängigen Maschinen passten. Intel will jetzt die erste Maske in Normgröße hergestellt haben. Der Aufwand dafür ist durch die Eigenschaften des EUV-Lichts enorm.

EUV-Licht mit seiner extrem kurzen Wellenlänge von 11 bis 14 Nanometern wird in der Atmosphäre und von den meisten Materialien absorbiert. Die Materialien für EUV-Masken müssen also eine stark reflektierende Oberfläche aufweisen, dürfen aber bei zunehmender Wärme nicht die Form ändern. Um dies zu erreichen, wird ein Substrat mit einer besonders niedrigen thermischen Ausdehnung mit mehreren Schichten aus sehr dünnem Silizium und Molybdän überzogen.

Dabei kommt ein neuer Herstellungsprozess zum Einsatz, der von Intel und der LLC entwickelt wurde. Dieses spezielle Substrat erzeugt einen hochreflektierenden Spiegel, der zur Wellenlänge des EUV-Lichts passt. Der Spiegel stellt eine leere Schablone dar, auf die dann Muster aufgebracht werden können.

Eben diese Leerschablonen hat Intel jetzt erstmals im Normformat hergestellt - damit ist die Hälfte der EUV-Lithographie schon erfunden. Was jetzt noch fehlt, ist die passende Lichtquelle. Bei derzeit aktuellen 0,13 Mikron breiten Strukturen reichen für die Lithographie noch Edelgas-Laser mit Wellenlängen um 250 Nanometern aus. Führt man sich die 11 bis 14 Nanometer der EUV-Lithographie vor Augen, so ist dafür noch einige Grundlagenforschung vonnöten. Ein möglicher Ansatz sind Teilchenbeschleuniger, nach dem Motto: Hier steht unsere Fab und das Zyklotron gleich daneben.

Für den ebenfalls nicht kleinen Halbleiter-Hersteller IBM Microelectronics war der Stand der Entwicklung jedenfalls schon Grund genug, am gestrigen Montag der EUV LLC beizutreten. Micron und Infineon sind schon seit Anfang 2000 Mitglieder im Club der extrem Ultravioletten. (nie)