Geschichte der Lithographieoptik

Wie alles begann

Fortschritte im Bereich der Fotoobjektive ermöglichten es Carl Zeiss in Oberkochen im Jahr 1968 für die Firma Telefunken neuartige Optiken für die Lithographie herzustellen. Im Jahr 1977 wurde das S-Planar 10/0,28 vorgestellt, das erste Objektiv, das die Fertigung von 1-µm-Strukturen mit opto-lithografischen Verfahren ermöglichte. Dies legte den Grundstein für den ersten Waferstepper.

Die heute bestehende Partnerschaft mit der Philips-Tochter Advanced Semiconductor Materials Lithography (ASML) begann ebenfalls 1983 mit der Auslieferung der ersten Projektions- und Beleuchtungsoptik von ZEISS. Diese Geschäftsbeziehung wurde zu einer strategischen Partnerschaft im Geschäftsjahr 1992/93. Das neue Jahrtausend markierte für ZEISS den Beginn einer neuen Ära in der Halbleiterindustrie – vor allem mit der 193-nm-Technologie, die seit 1998 den nächsten Technologiesprung im Bereich der Lithographie-Optiken gebracht hatte.

Als Folge des zunehmenden Erfolgs der ZEISS Gruppe wurde die Entscheidung getroffen, die Technologien der Licht-, Elektronen- und Ionen-Optik in einem unabhängig arbeitenden Unternehmensbereich zu bündeln. Im Oktober 2001 wurde die Carl Zeiss SMT GmbH mit ihren Tochterunternehmen Carl Zeiss Laser Optics GmbH, Carl Zeiss SMS GmbH und Carl Zeiss NTS GmbH gegründet (im Jahr 2010 wechselte die Carl Zeiss NTS in den Unternehmensbereich Mikroskopie). Diese brachte in den darauffolgenden Jahren zahlreiche Innovationen auf dem Gebiet der Lithographie-Optiken für die Mikrochip-Herstellung auf den Markt, u. a. das Starlith 1700i. Diese Starlith-Optik verwendet die Immersions-Methode – ein Verfahren, bei dem zwischen der letzten Linse und der Wafer-Oberfläche die Luft durch eine Flüssigkeit ersetzt wird – unter der gleichzeitigen Anwendung von Linsen- und Spiegel-Systemen.

Im Jahr 2006 wurde ein neues Werk in Oberkochen offiziell eingeweiht. Es ist das weltweit modernste Entwicklungs- und Produktionszentrum für Lithographie-Optik. Das Starlith 19xxi, ab dem Jahr 2007 produziert, wurde zum größten Erfolg nicht nur in der Geschichte des Unternehmensbereichs Halbleitertechnik, sondern auch bei ZEISS als das umsatzstärkste Produkt des Unternehmens. Das Jahr 2012 läutete den Übergang der EUV-Optiken (Extrem Ultraviolette Strahlung) in die Serienproduktion ein, eine neue Ära der optischen Lithographie.

ZEISS Lithographieoptik heute

Meilensteine

1896

Von Paul Rudolph wird das Objektiv Planar mit einer Öffnung von etwa 1:4 bei guter anastigmatischer Bildebnung und Korrektion der sphärischen und der chromatischen Aberration gerechnet.
1935

Alexander Smakula erfindet das Verfahren der reflexmindernden Beschichtung. Dieser T-Belag revolutionierte die Optik und ermöglichte die Konstruktion hochkorrigierter Objektive.
1967

S-Planar 2,8/125 zur Projektionsmaskierung, korrigiert für 546 nm (Justierung) und beugungsbegrenzt für 405 nm (Belichtung).
1968

ZEISS liefert erstmals ein Objektiv für einen Schaltkreisdrucker (Vorgänger der heutigen Waferstepper und -scanner) der Firma AEG-Telefunken. Es bildet Strukturen von 1,25 Mikrometern ab.
1977

Das Objektiv S-Planar 10/0,28 mit einer Auflösung von 1 Mikrometer wird im weltweit ersten Waferstepper der amerikanischen Firma David Mann (später GCA) eingesetzt. Diese Entwicklung führt in den folgenden Jahren zum ersten Boom für die Halbleitersparte von ZEISS.
1982

ZEISS stellt die erste Optik für die Arbeitswellenlänge 365 Nanometer (I-Line) vor. Das S-Planar 10/0,32 ist der erste Schritt in die Nanometer-Welt (Strukturgröße: 800 Nanometer).
1993

Unter dem Namen MSM 100 (heute AIMS) kommt das erste Photomasken- inspektionssystem von ZEISS auf den Markt. Damit lassen sich erstmals die Auswirkungen von defekten Photomasken auf die Chipfertigung zuverlässig überprüfen.
1993

Das S-Planar 5/0,6 (Arbeitswellenlänge: 365 Nanometer) ist der große Durchbruch im Halbleitermarkt.
1995

Das S-Planar 4/0,57 (Arbeitswellenlänge: 248 Nanometer) wird vorgestellt. Die Optik wird zum Markterfolg.
1998

Das Starlith 900 ist die weltweit erste serienmäßige Lithographie-Optik für die Wellenlänge193 Nanometer, die die Welt der Auflösung unter 100 Nanometer erschließt.
2000

Lieferung des ersten Lasermoduls an den amerikanischen Kunden Cymer, die Partnerschaft zwischen beiden Unternehmen war 1998 beschlossen worden.
2004

Die Carl Zeiss SMT AG nutzt das in der Mikroskopie seit langem verwendete Immersions-Verfahren an Halbleiterobjektiven Starlith für die Mikrochip-Herstellung.
2004

Das Elektronenstrahl-Reparatursystem MeRiT für Halbleitermasken erhält den Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft.
2005

Das Starlith 1700i ist das erste ZEISS Lithographie-System, dessen Optik aus Linsen und Spiegeln aufgebaut ist (katadioptrisch). 2007 erhält die Optik den Innovationspreis der deutschen Wirtschaft.
2005

Das erste Großfeld-EUV-System wird ausgeliefert. Die Technologie setzt extrem ultraviolettes (EUV) Licht ein und gilt als Zukunft der Lithographie.
2007

Das Starlith 1900i erreicht als erste Immersionsoptik die Grenzauflösung von 38 Nanometern. Ein Großteil aller Hochleistungsmikrochips weltweit wird heute mit der Technologie hergestellt.
2010

PROVE erlaubt eine Positionsmessung von Photomaskenstrukturen mit Sub-Nanometer-Genauigkeit.
2011

Der erste Prototyp des EUV Kollektor für die EUV-Lichtquelle wird fertig gestellt. 2012 geht die erste EUV-Optik der Welt in Serie.

Geschichte der Lithographieoptik

Wie alles begann

Meilensteine

1896

1935

1967

1968

1977

1982

1993

1993

1995

1998

2000

2004

2004

2005

2005

2007

2010

2011