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11.11.1983 - 

Von der Optik über Röntgen- zu lonenstrahlen:

Die Lithografie bestimmt die Dimensionen

MÜNCHEN (pi) - Eine der größten Hürden In der Großserserienfertigung

von integrierten Schaltkreisen stellt die Litografie dar. Die Anforderungen an dieses Verfahren wachsen ständig. Demzufolge werden derartige Anlagen auf der Productronica mit im Mittelpunkt des Interesses stehen.

Entgegen früheren Prognosen wird sich die optische Lithografie - dank höherem Automationsgrad und Leistungsverbesserungen - noch einige Jahre an der Spitze halten. Doch die Nachfolgegenerationen stehen schon bereit: Röntgengeräte, die hinsichtlich der Kosten inzwischen konkurrieren können. Nicht jedoch, wie früher angenommen, die direktschreibenden Elektronenstrahlsysteme, obwohl sie eine vergleichbare Auflösung bieten: Sie sind wegen ihrer niedrigen Durchsatzleistung und ihrem hohen Preis auf Maskenherstellung und Laborarbeiten beschränkt. Und selbst hier müssen sie wohl über kurz oder lang den Ionenstrahlgeräten Platz machen.

In der Röntgen-Lithografie, bislang überwiegend in Inhouse-Forschungs- und Entwicklungsprogrammen zu finden, wurde die erste kommerziell erhältliche Produktionsanlage im Mai in den USA vorgestellt (zu ungefähr dem gleichen Preis wie Wafer Stepper); weitere Modelle dürften in München zu sehen sein.

Die Ionenstrahl-Lithografie verzeichnete 1983 gleichfalls einen bedeutsamen Schritt nach vorne, und zwar durch sogenannte fokussierte lonenstrahl-(FIB-)Systeme, die in ihrer Vakuumkammer auch noch zur lonenimplantation oder zur Behandlung der Wafer-Oberfläche herangezogen werden können.

Bei künftigen sehr schnellen ICs (VHSIC) und VLSI-Generationen werden zweifellos Röntgen- und Ionenstrahl-Lithografie verarbeitet Anwendung finden; im Moment jedoch und in nächster Zukunft allerdings werden die Chips, wie bisher, noch auf optischen Lithografiesystemen hergestellt (geschätzter Verkauf 1983 rund 160 UV-Scanner-Projektoren und 160 Wafer Stepper; 1984 bereits 250 beziehungsweise knapp 300).

Mit dem Übergang der IC-Industrie auf Sub-Mikrometer-Strukturen wird freilich die Röntgen-Lithografie unumgänglich. Die weichen Röntgenstrahlen, die hier Verwendung finden, haben Wellenlängen von lediglich 0,4 bis 5 Nanometer (UV-Licht 200 bis 400 nm); damit verbunden sind eine nahezu unbegrenzte Schärfentiefe und praktische Immunität gegen organische Teilchen (weniger Defekte auf dem Wafer). Hauptelemente einer arbeitsfähigen Röntgen-Lithografie-Anlage sind eine Röntgenstrahlquelle, eine entsprechende Maske, ein röntgenempfindliches Abdeckmittel (Resist) sowie ein Justiersystem allerhöchster Genauigkeit - und alle vier Bestandteile stellen die Maschinenhersteller vor nicht zu kleine Probleme. An ihrer Lösung ist unter anderem auch das Fraunhofer-Institut für Festkörperforschung in München beteiligt.

Die Ionenstrahl-Anlagen schließlich haben eine Auflösung von unter einem Zehntausendstel Millimeter (0,1 Ám). Hauptvorteil des Ionenstrahls: Die Ionen haben eine hohe Energiedichte, und sie "zerstrahlen" nicht in den Resists. Die ersten Systeme, sowohl fokussierte als auch Maskenausführungen, sind in Betrieb (Kosten zwischen einer und vier Millionen Mark).