Archivartikel 04.04.2023

von Edgar Huber

TRUMPF liefert Schlüsselkomponente zur Herstellung modernster Microchips

TRUMPF mit Sitz in Ditzingen bei Stuttgart liefert mit dem weltweit stärksten gepulsten Industrielaser eine Schlüsselkomponente für die Herstellung modernster Mikrochips, die in jedem Smartphone zum Einsatz kommen. Es handelt sich dabei um die wirtschaftlichste Lösung, um das für die EUV-Lithografie (Extreme Ultra Violet-Lithografie) benötigte hochenergetische Licht zu erzeugen.

EUV-Lithografie ist ein Fotolithografie-Verfahren, das elektromagnetische Strahlung nutzt, um Strukturen in Halbleiterbauelementen zu verkleinern. Damit ist es möglich, noch kleinere, effizientere und schnellere integrierte Schaltkreise (ICs) herzustellen. Hersteller der hochkomplexen Lithografie-Anlagen ist die niederländische Firma ASML und diese setzt den Riesenlaser von TRUMPF ein, um das EUV-Licht zu erzeugen. Dieser Laser wiegt mehr als 10 Tonnen und besteht aus ca. 450.000 Einzelteilen. Als Lichtquelle in der Anlage sorgt er dafür, dass ein 220.000 °C heißes Plasma entsteht, was 30 bis 40mal heißer als die Oberfläche der Sonne ist.

Der Riesenlaser ist auf einen Strahl aus Zinntropfen im Inneren der Lithografie-Anlage gerichtet und schießt dort jede Sekunde 50.000 Laserpulse auf diese winzigen Tropfen. Ein erster Schuss formt aus den Tröpfchen flache Formen und ein zweiter Schuss wandelt es in Plasma um, was dann das EUV-Licht ausstrahlt. Das gepulste Licht des Lasers besitzt eine besondere Form aus kompakten Gruppen von Lichtteilchen, die eng aneinander gerückt auf den Zinntropfen treffen. Der Vorgang muss präzise und synchron ablaufen. Geht ein Laserschuss daneben, bildet sich kein EUV-Licht.

Michael Kösters und sein Team von TRUMPF entwickeln das Steuerungsmodul für den Laser

Und hier kommt Michael Kösters, TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing ins Spiel. Er und sein Team haben das sogenannte „High-Power-Seed-Modul“ entwickelt. Das Modul sorgt dafür, dass die Lichtteilchen kompakt und nahezu zeitgleich auf jeden Zinntropfen treffen. Sie geben dem Licht die nötige Form. Denn normalerweise gäbe es Lichtteilchen im Laserpuls, die den anderen vorauseilen und welche, die hinterherhinken. Dieses Modul sorgt dafür, dass sich die Gestalt des Laserpulses kontrollieren lässt und dass jeder einzelne der 50.000 Tropfen pro Sekunde beschossen wird. Mit seiner Hilfe können die riesigen EUV-Anlagen von ASML für viele Jahre leistungsfähige Mikrochips herstellen. Dadurch wurde die EUV-Ausbeute verdoppelt. Ohne das High Power Seed Modul wäre die Produktion, der für die Halbleiterproduktion notwendigen belichteten Wafern, deutlich unter 125 pro Stunde geblieben und damit unwirtschaftlich. Die größte Zukunft steht der Technologie noch bevor, beispielsweise im vernetzten Auto oder bei der künstlichen Intelligenz.

Das TRUMPF Entwicklerteam tüftelt weiter an dem System und konzipiert, testet und baut neue Prototypen. Mit Hilfe des Seed-Isolation Modules ist TRUMPF zusammen mit seinen Partnern ASML und Zeiss zwischenzeitlich bei einer Produktionskapazität von 175 Wafern pro Stunde angelangt. Michael Kösters hat seine Karriere der Entwicklung des stärksten gepulsten Industrielasers der Welt gewidmet. Mit dem „High-Power-Seed-Module“ verhalfen er und sein Team der EUV-Lithografie zum Durchbruch. An seiner Arbeit fasziniert Michael Kösters vor allem die technische Komplexität der EUV-Anlage.

Mich begeistert vor allem das Innovationstempo, das wir in diesem Projekt vorgelegt haben. Wir sind ein relativ junges Team, da herrscht fast schon Start-Up-Atmosphäre

Michael

Außerdem gefällt ihm das Miteinander der Kollegen bei TRUMPF, ZEISS, ASML und vielen Hundert anderen Partnern aus Industrie und Forschung, wie das Fraunhofer IOF. „An der Entwicklung der EUV-Technologie waren und sind tausende Kollegen beteiligt, ohne die dieser Erfolg nie möglich gewesen wäre. Insofern stehen mein Team und ich eigentlich nur stellvertretend für eine riesige Gemeinschaftsleistung“, sagt Kösters.

Ausgezeichnet mit dem Deutschen Zukunftspreis 2020

Für das Projekt „EUV-Lithographie – Neues Licht für das digitale Zeitalter“ zeichnete Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier im Jahr 2020 das Experten-Team um Dr. Michael Kösters, TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing, Dr. Peter Kürz, ZEISS Sparte Semiconductor Manufacturing Technology (SMT), und Dr. Sergiy Yulin, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena mit dem Deutschen Zukunftspreis in der Sparte Technik und Innovation aus. In seiner Laudatio führte Steinmeier aus, dass das Gewinner-Team einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und industriellen Serienreife der EUV-Technologie geleistet hat. Das Resultat ist eine durch über 2.000 Patente abgesicherte Zukunftstechnologie, die Basis für die Digitalisierung unseres Alltags ist und Anwendungen wie Autonomes Fahren, 5G, Künstliche Intelligenz und weitere zukünftige Innovationen ermöglicht. Dank EUV wurden bei ZEISS und TRUMPF bis heute mehr als 3.300 Hochtechnologiearbeitsplätze geschaffen und 2019 ein Jahresumsatz von mehr als einer Milliarde Euro mit steigender Tendenz erwirtschaftet.