Sie ist so teuer wie zehn Passagierflugzeuge und sehr komplex im Aufbau. Das Unboxing der Belichtungsmaschine namens Twinscan EXE:5200 enthüllte das gute Stück nun und zeigte Details seiner Integration in eine Fertigungsanlage.
Twinscan EXE: 5200 – Was genau ist das?
Wer auf der Plattform YouTube ein Unboxing sucht, wird solche in Massen finden. Denn prinzipiell kann alles ausgepackt werden, was zuvor eingepackt wurde. Ein Video der besonderen Art kam nun von Intel, bei dem eine Belichtungsmaschine ausgepackt wurde, die den Namen Twinscan EXE: 5200 trägt.
Hierbei handelt es sich um eine Belichtungsmaschine, ein sogenanntes Fotolithografiesystem. Sie werden innerhalb von verschiedenen Anlagen integriert, um Mikrochips herzustellen, beziehungsweise Prozessoren. In der Twinscan EXE: 5200 befinden sich verschiedene Optiken, die vom Unternehmen Zeiss entwickelt wurden. Dazu kamen Hochleistungsgläser aus dem Hause Trumpf.
Die Belichtungsmaschine wurde von Intel vor allem zur Optimierung seines High-NA-Verfahrens angeschafft. Gleichzeitig ist das Unternehmen einer der ersten Abnehmer des Herstellers. Gekostet hat sie übrigens etwa 300 bis 400 Millionen Euro, zum Einsatz kommt sie im US-Bundesstaat Oregon, wo Intel einen Standort in Hillsboro besitzt. Um eine Vorstellung von dem Preis zu erhalten, hilft ein einfacher Vergleich: Laut Statista kostet ein Passagierflugzeug des Modells Airbus A320 rund 41,5 Millionen Dollar.
Im Video wurde jedoch nicht nur das Unboxing gezeigt, sondern auch der spätere Einsatz innerhalb der Fertigungsanlage, die Intel zukünftig zur Umsetzung seines Plans verwenden möchte.
EUV-Lithografie – ein Überblick
Um die Technik etwas genauer zu erläutern, ist zunächst eine Erklärung des Begriffes EUV-Lithografie erforderlich. Worum handelt es sich hierbei? Prinzipiell lässt sich der Begriff EUV mit Extreme Ultraviolet erklären. Die Fotolithografie ist hingegen ein Belichtungsverfahren, bei dem eine Fotomaske zum Einsatz kommt. Diese besteht aus einem Wafer, auf den ein lichtempfindlicher Fotolack aufgebracht wird, dessen Struktur wiederum durch die Belichtung zustande kommt.
Um einen fertigen Schaltkreis zu erhalten, werden weitere Schritte in die Verfahrenstechnik integriert. Diese bestehen aus dem Aufbringen weiterer Fotolackschichten und deren Anpassung mittels mehrerer Ätzvorgänge, bevor schlussendlich der Lack wieder abgetragen wird.
Bei der EUV-Lithografie wird mit einem Licht gearbeitet, das eine Wellenlänge von 13,5 Nanometer aufweist. Es kommt also ein ultraviolettes Licht zum Einsatz, das in den extremen Bereich hineinreicht.
Was bedeutet High-NA?
Der Begriff High-NA wird von Intel als Bezeichnung einer numerischen Apertur verwendet. Damit wird ein Winkelbereich eines optischen Systems beschrieben, mit dem die Aufnahme von Licht möglich wird. Der Hersteller Zeiss erklärt, dass je größer der Winkel ausfällt, desto feiner lassen sich auch die Details der Aufnahme darstellen.
Neben dem Begriff gibt es außerdem die Bezeichnung Low-NA. Beide besitzen einen jeweils anderen Wert, mit dem gearbeitet wird. High-NA nutzt als Wert 0,55 (was 8 Nanometern entspricht), während Low-NA auf 0,33 (13 Nanometer) zurückgreift. Dabei steht ein höherer Wert stets für das Wachstum der Maschine, was so viel bedeutet wie: Je höher der Wert, desto größer ist auch das optische System.
Technische Einzelheiten zum Twinscan EXE:5200
Die Technik der Belichtungsmaschine lässt sich wie folgt erläutern:
- Gesamtgewicht: mehr als 160 Tonnen
- Projektionsoptik: ca. 12 Tonnen (40.000 Teile)
- Beleuchtungssystem: 6 Tonnen (25.000 Teile)
Somit besteht die Twinscan EXE:5200 aus mehr als 100.000 einzelnen Teilen. Dazu kommen etwa 3.000 Kabel und 40.000 Schrauben, welche die Maschine schließlich zusammenhalten.
Intel setzt die Belichtungsmaschine zum Antrieb sogenannter Prozessknoten ein. Die genaue Bezeichnung dieser lautet Intel 18A und Intel 14A. Sie besitzen jeweils eine Strukturbreite von 1,8, beziehungsweise 1,4 Nanometer. Um noch tiefer ins Detail zu gehen: Die Bezeichnungen führen heutzutage leicht in die Irre. So ist die genannte Strukturbreite nur noch eine Produktbezeichnung, für gewöhnlich besitzt die kleinste Struktur einer 7-Nanometer-Fertigung etwa eine Strukturbreite von 30 bis 40 Nanometern.
Fertigung soll 2025 beginnen
Intel kann die Belichtungsmaschine aktuell noch nicht einsetzen, weil es alleine ein halbes Jahr dauert, sie vollständig in die entsprechende Maschine zu integrieren. Danach ist außerdem eine spezielle Kalibrierung erforderlich, die von Ingenieuren vorgenommen werden soll.
Ist der Einbau und die Kalibrierung schließlich abgeschlossen, kann die Maschine vollumfänglich dazu verwendet werden, um 220 Wafer pro Stunde zu belichten. Der Prozessknoten beträgt hierbei weniger als 0,8 Nanometer.
Intel erspart sich mit dem Einsatz der Twinscan EXE:5200 einige Arbeitsschritte. Denn diese könnten theoretisch auch von einem Gerät ausgeführt werden, das im Low-NA-Bereich arbeitet. Schlussendlich kommt das Unternehmen dank dieser Vorgehensweise auf eine höhere Chipausbeute, die sich jedoch erst mit der Zeit bemerkbar machen wird.
Neben Intel nutzen übrigens auch Unternehmen wie Samsung, TSMC und SK Hynix derartige Fotolithografiesysteme.
Quellen: YouTube, Intel
