Präzisions-Spiegel für das Arithmeum

Präzisionsspiegel - Mikrochips können jetzt schneller und präziser denn je herge
Präzisionsspiegel - Mikrochips können jetzt schneller und präziser denn je hergestellt werden. Ein Präzisionsspiegel analog zu diesem hier abgebildeten Objekt wird dem Arithmeum Übergeben. © (c) Zeiss Semiconductor Manufacturing Technology

Hersteller schenken dem Museum der Universität Bonn ein Objekt der weltweit führenden Schlüsseltechnologie für die Chipherstellung

Dr. Thomas Stammler, CTO von ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology, Übergibt gemeinsam mit Andreas Dorsel, ehemaliger Vorstand von ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology, der Direktorin des Arithmeums, Professor Dr. Ina Prinz, und dem Direktor des Forschungsinstituts für Diskrete Mathematik der Universität Bonn, Professor Dr. Dr. h.c. Bernhard Korte, einen Präzisionsspiegel, der die Herstellung von Hochleistungschips ermöglicht. Nach der Idee "Wissenschaft für alle" hält am 6. Dezember 2023, 18.00 Uhr, Dr. Andreas Dorsel zum Dies Academicus im Hörsaal des Arithmeums einen öffentlichen Vortrag zum Präzisionsspiegel. 

Das Arithmeum ist durch diese Schenkung das einzige öffentliche Museum weltweit, das dieses Optikelement zeigen kann. Es ist das präziseste, das je hergestellt wurde, erklärt Dfr. Ina Prinz, Direktorin des Arithmeums. Die Firma ZEISS ist der einzige Hersteller weltweit, der ein solches Präzisionsobjekt herstellen kann. Sie würdigt damit die Arbeiten im Forschungsinstitut für Diskrete Mathematik und im Arithmeum und freut sich, dass dieses Objekt der Zukunftstechnologie dauerhaft öffentlich präsentiert wird.  

Bei der Fertigung von modernen Hochleistungschips gibt es zwei kritische Arbeitsbereiche: Einerseits sind bis zu 40 Milliarden Transistoren auf einer fingernagelgroßen Siliziumfläche zu platzieren, zu verdrahten und mehrere hundert zusätzliche Restriktionen einzuhalten. Das Forschungsinstitut für Diskrete Mathematik realisiert diesen Prozess seit mehr als 30 Jahren mit weltweit anerkanntem Erfolg. Der zweite relevante Bereich ist die Lithographie. Bisher war die Wellenlänge des Lichts wesentlich größer als die Strukturen, die abgebildet werden müssen. Ein großer Fortschritt war hier, auch Strukturen belichten zu können, die wesentlich kleiner sind.

Durch das Erzeugen eines Zinnplasmas - nämlich durch Beschießen von Zinn-Tröpfchen mit Laserlicht - wird Licht von der Wellenlänge 13,5 nm emittiert. Dies ist um einen Faktor von nahezu 10 besser als alle bisherigen Belichtungsverfahren. Zu einem weltweit einzigartigen Firmenkonsortium, das Belichtungsgeräte, Laserquellen und Optik zusammenbringt, zählt auch die Firma Zeiss; sie liefert die Optik. Belichtungsverfahren mit Linsen scheiden aus, weil sie das benötigte extrem ultra-violette Licht (EUV) nicht durchlassen würden und die damit verbundene Energie nicht aushalten würden. EUV steht für extrem ultraviolettes Licht.
Statt der Linsen wird vielmehr ein System aus mehreren Spiegeln eingesetzt. Die Fertigung muss extrem präzise sein. Techniker sprechen vom Atombereich: würde ein solcher Spiegel auf die Größe der Bundesrepublik Deutschland vergrößert, dürfte die größte Unebenheit geringer als 0,1 mm sein. ,,Es handelt sich um das präziseste Optikelement, das je hergestellt wurde", erklärt Ina Prinz, Direktorin des Arithmeums.

Lithographie-Optik und EUV: Die Schlüsseltechnologie?

Die Lithographie ist einer der Schlüsselprozesse bei der Herstellung von Mikrochips. Mit Hilfe der Lithographie werden Strukturen für die Leiterbahnen auf die mit lichtempfindlicher Substanz beschichtete Siliziumscheibe, Wafer genannt, aufgebracht. Daraus entstehen in weiteren Prozessschritten die Schaltkreise. Lithographie-Systeme der niederländischen Firma ASML führen diesen entscheidenden Schritt bei der Produktion von Chips mit Optiken von ZEISS durch. 2018 startete die Volumenproduktion von Mikrochips mit der EUV-Lithographie, wofür extrem ultraviolettes (EUV) Licht genutzt wird. Mikrochips stecken in jedem Smartphone oder Computer, in einer Vielzahl anderer technischer Geräte oder auch im Auto. Das von ZEISS entwickelte und hergestellte Halbleiterequipment bietet die Grundlage für die Produktion von Mikrochips. EUV-Lithographie ebnet heute den Weg für Fortschritte in den Bereichen Virtual Reality, 5G-Konnektivität, Künstliche Intelligenz, selbstfahrende Autos, Big Data und weiteren Herausforderungen.

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