Forscher brennen feinere Strukturen in Chips

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Computerchips für Handys, Digitalkameras und Rechner sind winzige Einheiten, die eine ständig wachsende Flut an Daten auf minimalem Raum verarbeiten.

Um die Speicherdichte und Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen, gilt es, immer feinere Strukturen in die Chips zu ätzen. Dies geschieht derzeit mit Präzisionsmaschinen: Sie verwenden kurzwellige Laserstrahlen mit 193 Nanometern Wellenlänge und belichten damit 50 Nanometer kleine Strukturen auf Silizium-Rohlingen.

Doch diese Technologie stößt an ihre physikalischen Grenzen. Um die von der Chipindustrie gewünschte Leistungskapazität der Rechner- und Speicherchips zu erhöhen, ist ein radikaler Technologiewechsel bei der Produktion erforderlich, teilte die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) mit.

Wissenschaftler der RWTH, des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) Aachen und der Firma Philips arbeiten demnach an einer Technik, bei der extrem kurzwelliges Licht mit nur noch 13,5 Nanometern Wellenlänge aus neuartigen Lichtquellen eingesetzt werden soll. Die Forscher setzen hierbei die so genannte EUV-Strahlenquelle ein. EUV ist Abkürzung für die englische Bezeichnung ‘Extreme Ultra Violet’ – diese Lichtquelle hat beste Chancen, als Strahlungsquelle die Nachfolge der derzeitigen Lasertechnik anzutreten.

Geht es nach den Wissenschaftlern, sollen im Jahr 2013 die Chip-produzierenden Maschinen neuen Typs in der Halbleiterindustrie stehen und 30 Nanometer kleine Strukturen erzeugen. “Weltweit entwickeln diverse Arbeitsgruppen mit Hochdruck die verschiedenen Komponenten weiter”, sagte Professor Peter Loosen vom Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme der RWTH Aachen.

Mit dem Partner Philips feilen die Aachener Wissenschaftler an der EUV-Lichtquelle, mehrere Prototypen sind bereits im Einsatz. Sie werden im belgischen Leuven und in Albany nahe New York in den beiden ersten Forschungsmaschinen getestet. “Die praktischen Versuche helfen uns, das Produkt permanent zu verbessern. Bis zum Produktionsstart müssen wir die Strahlungsleistung beispielsweise noch deutlich erhöhen”, so Willi Neff, Leiter der Plasmatechnologie am Aachener Lehrstuhl.

Neff und seine Kollegen erzeugen EUV-Licht, indem sie Zinn in einem Plasma derart stark aufheizen, dass dieses entsprechende Strahlung abgibt. Sie müssen dabei das 200.000 Grad heiße Plasma so beherrschen, dass die EUV-Quelle eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer hat. “Die Strahlungsquelle wird in der Chipherstellung ununterbrochen im Einsatz sein”, sagte Neff. “Ungeplante Produktionsstopps wegen defekter Komponenten sind teuer. Daher dürfen bis zum nächsten Wartungsintervall keine Verschleißerscheinungen auftreten.”