Intel macht den Weg frei für die EUV-Lithographie

MÜNCHEN — Intel hat eine Anlage für die EUV-Lithographie (Extreme Ultraviolet) und einer Pilotfertigung für die entsprechenden Fotomasken installiert. Damit kommt das Unternehmen einen großen Schritt in Richtung auf künftige Halbleitertechnologien voran.

Die Beherrschung der EUV-Technik hat für Intel und für die gesamte Halbleiterindustrie eine strategische Bedeutung: Sie ermöglicht die Herstellung von Schaltkreisen mit immer kleineren Strukturen, wie von der International Technology Roadmap vor Semiconductors (ITRS) vorgesehen. "Diese Technik wird uns dabei helfen, Moore's Law bis in die nächste Dekade hinein aufrecht zu erhalten", beschreibt Ken David, Leiter der zuständigen Forschungsruppe, die Bedeutung der Entwicklung.

Bis zum Jahr 2009 will Intel die EUV-Technik für die Großserienfertigung von Prozessorchips nutzbar machen. Bis zu diesem Zeitpunkt will das Unternehmen die Technik so weit verfeinern, dass sie auch für die nach der ITRS-Roadmap vorgesehene Herstellung von 15-Nanometer-Strukturen taugt.

Konkret will Intel mit der vorgestellten Anlage, genannt 'Micro Exposure Tool' (MET), Chipstrukturen von 30 Nanometer herstellen. Gegenwärtiger Stand der industriellen Spitzentechnik ist 90 Nanometer; die kleinsten darstellbaren Strukturen in Intels Fertigungsanlagen besitzen Abmessungen von 50 Nanometer. Mit der Installation der Anlage verlässt Intel das Forschungsstadium und betritt die Phase der Produkt- und Prozessentwicklung.

Das MET nutzt für die Belichtung der Wafer eine Wellenlänge von 13,5 Nanometer. Zum Vergleich: Heute gängige Lithographiewerkzeuge belichten die Wafer mit Licht von 193 Nanometer Wellenlänge. Der große Schritt von 193 auf 13,5 Nanometer erfordert das Abgehen von einem evolutionären Entwicklungspfad bei der Lithographie und die Nutzung einer grundsätzlich anderen Technik.

Wo bislang optische Linsensysteme nutzbar waren, müssen die Techniker künftig mit einer reflektierenden Optik arbeiten – beim Durchgang durch das Linsenmaterial würde der Lichtstrahl eine massive Abschwächung erfahren. Die Umstellung auf Spiegelsysteme anstelle der Linsen erfordert jedoch einen gänzlich anderen konstruktiven Ansatz. Erschwerend kommt hinzu, dass bei diesen kurzen Wellenlängen sogar die Dämpfung der Luft die Strahlen zu sehr auffächern und abschwächen würde; daher erfolgt die EUV-Belichtung im Vakuum. Und natürlich sind andere lichtempfindliche Materialien für die Beschichtung der Wafer erforderlich als bisher.

Auch die herkömmlichen Durchlicht-Fotomasken können mit der EUV-Technik nicht mehr weiter verwendet werden. An ihre Stelle treten reflektive Masken, die aus mehreren Schichten aufgebaut sind und das EUV-Licht zurückwerfen. Bei dem von Intel entwickelten System wird das Abbild der Maske auf dem Wafer im Maßstab 1 zu 4 verkleinert wiedergegeben; die Maske kann daher größere Strukturen aufweisen als der spätere Chip.

Flankiert wird die Einführung des MET durch die Einrichtung einer Pilotfertigung für die entsprechenden Fotomasken, denn Intel will diese Masken für den Eigenbedarf selbst herstellen. Beim Aufbau dieser Anlage arbeitete der Chipgigant mit dem deutschen Startup-Unternehmen NaWoTec zusammen, an welchem die Kalifornier eine Beteiligung halten. NaWoTec hat gemeinsam mit Carl Zeiss SMT ein Werkzeug zur Reparatur von Fotomasken mithilfe von Elektronenstrahlen entwickelt (siehe Bericht vom 22. April 2004), welches in Intels EUV-Anlage eingesetzt wird.

Sein UV-Licht erhält das Tool von einer Quelle, die nach dem Discharged-Pulse-Plasma-Verfahren (DDP) arbeitet. Sie stammt von Xtreme Technologies, einem Joint Venture zwischen Lambda Physik und Jenoptik.

Das MET ist außerdem mit einer einer automatischen Einrichtung für die Beschichtung des Wafers mit Fotoresist-Lack und für den fototechnischen Entwicklungsvorgang gekoppelt. Intel sieht darin einen Beleg dafür, dass es sich bei dem Micro Exposure Tool nicht um isolierte Labor-Instrumente für wissenschaftliche Experimente handelt, sondern um eine integrierte Anlage, die für die industrielle Fertigung konzipiert ist.

Der Halbleiterhersteller hatte vor etwa 15 Monaten die Arbeiten an der Entwicklung der 157-Nanometer-Lithographie eingestellt und damit in der gesamten Industrie für Erstaunen gesorgt (siehe Bericht). Diese Kehrtwende erscheint jetzt in einem ganz neuen Licht: Die Konzentration auf die EUV-Technologie (Extreme Ultraviolet) bringt das Unternehmen gleich einen viel größeren Schritt in Richtung auf noch kleinere Halbleiterstrukturen weiter als das weitere Optimieren der 157-Nanometer-Technik.