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Was ist ASML?

ASML ist ein niederländisches Halbleiterunternehmen, das Fotolithografieanlagen zur Herstellung von Mikrochips produziert. Das Unternehmen gilt als einziger Anbieter von EUV-Lithografiesystemen (Extreme Ultraviolet), die für das Drucken hochpräziser Strukturen auf Siliziumwafern unerlässlich sind. ASML wurde 1984 gegründet und verzeichnete ab 2019 ein rasantes Wachstum. Heute ist das Unternehmen das größte Technologieunternehmen Europas. Die Marktkapitalisierung wird bis März 2026 voraussichtlich 500 Milliarden US-Dollar übersteigen . Zum Vergleich: Das ist mehr als der kombinierte Marktwert von Coca-Cola und Disney .

Dieser Artikel erklärt die wissenschaftlichen Grundlagen der EUV-Lithografie auf verständliche und zugängliche Weise. Am Ende finden Sie Definitionen einiger im Artikel verwendeter Fachbegriffe.

ASML-Logo
Bildquelle: Reuters

ASMLs riesige Lithographiemaschine
Bildquelle: MIT Technology Review

Von 436 bis 193 Nanometern

Im Bestreben, das Mooresche Gesetz zu erfüllen, ein empirisches Gesetz der Ökonomie, das vorhersagt, dass die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip exponentiell zunimmt, begann ASML mit der Entwicklung von Technologien zur Erzeugung kürzerer Wellenlängen des Lichts, da kürzere Wellenlängen es ermöglichen, im Lithographieprozess präzisere und dichtere Muster auf Mikrochips zu drucken.

Das erste Lithografiesystem von ASML nutzte eine Quecksilberdampflampe. Beim Durchfließen von Strom durch das Quecksilber entsteht Licht unterschiedlicher Farben und somit unterschiedlicher Wellenlängen. Anfangs wurde blaues Licht mit einer Wellenlänge von 436 nm verwendet, wodurch sich Chipstrukturen mit einer Größe von etwa 1000 nm erzeugen ließen. Später setzte ASML ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm ein, wodurch die Strukturgröße auf 220 nm reduziert werden konnte.

Für die nächste Innovation in der Lithografietechnologie setzte ASML die Deep Ultraviolet (DUV) -Excimerlaser ein . Diese gepulsten Gaslaser erzeugen hochenergetisches UV-Licht durch die Reaktion eines Edelgases (Krypton oder Argon) mit einem Halogen (Chlor oder Fluorid). Bei den ersten DUV-Systemen wurde ein Krypton-Fluorid-Gemisch verwendet, um Licht mit einer Wellenlänge von 248 nm zu erzeugen. Eine noch kürzere Wellenlänge von 193 nm, die mit Argonfluorid (ArF)-Excimerlasern erreicht wurde, ermöglichte es DUV-Maschinen, kleinere Strukturen von 38 nm zu drucken.

ASMLs Generation von EUV-Licht

In Fortführung des Mooreschen Gesetzes bestand der nächste große Schritt für ASML darin, Licht mit noch kürzerer Wellenlänge, sogenanntes EUV-Licht (10 bis 124 nm), zu erzeugen. Da EUV-Licht nur im Weltraum natürlich vorkommt, entwickelte ASML ein einzigartiges Verfahren zur Erzeugung von EUV-Licht im Labor. Der Prozess beginnt mit einem CO₂ – Laser, dessen Leistung verstärkt wird. Anschließend gelangt der Laserpuls in ein Gefäß, in dem ein Generator mikroskopisch kleine Tröpfchen aus geschmolzenem Zinn mit hoher Geschwindigkeit ausstößt. Zunächst flacht ein Laserpuls das Tröpfchen ab, ein stärkerer zweiter Puls wandelt es in Plasma um, das EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm erzeugt. Diese Technologie verkürzte die Wellenlänge des diffusen UV-Lichts erheblich und ermöglichte es ASML, komplexere Mikrochip-Strukturen mit einer Größe von 8 nm herzustellen.

EUV-Lichterzeugungsprozess
Bildquelle: Premier Science

Im Inneren der EUV-Lithographiemaschine von ASML
Quelle: Branch Education

Funktionsweise einer EUV-Photolithographieanlage

Sobald das EUV-Licht erzeugt ist, fokussiert ein Kollektorspiegel es in den Illuminator. Dort wird es von mehreren Spiegeln reflektiert, die aus über 100 mikroskopischen Schichten bestehen und eine atomar glatte Oberfläche aufweisen. Da EUV von nahezu allen Materialien, einschließlich Luft und Glas, absorbiert wird, erfolgt die Strahlführung durch Spiegel von Zeiss anstelle von Linsen. Zusätzlich entfernen Vakuumpumpen im Strahlführungssystem die gesamte Luft. Die Spiegel im Illuminator fokussieren und formen den Strahl zu einem komplexen Beleuchtungsmuster, bevor er auf eine Fotomaske trifft. Die Fotomaske, auch Retikel genannt, enthält das Design einer Mikrochip-Schicht. Das EUV-Licht wird dann von der Fotomaske in die Projektionsoptik reflektiert, wo ein Spiegelsystem das Fotomaskenmuster um den Faktor vier verkleinert. Schließlich wird das strukturierte EUV-Licht auf einen mit Fotolack beschichteten Siliziumwafer projiziert. Wenn EUV-Licht auf den Fotolack trifft , lösen die hochenergetischen Photonen eine chemische Reaktion aus, die die Polymerketten aufspaltet. Dadurch werden die vom EUV-Lichtmuster beeinflussten Bereiche löslich und werden anschließend abgewaschen, wodurch das Designmuster auf den Wafer übertragen wird.

Eine EUV-Lithografieanlage druckt dasselbe Mikrochip-Design 100 Mal auf den Wafer in nur 18 Sekunden. Um die Dimensionen dieser komplexen Anlage zu verdeutlichen: Sie kostet rund 380 Millionen US-Dollar und wiegt etwa 150 Tonnen, was dem Gewicht von zwei Airbus A320-Flugzeugen entspricht.

Möglichkeiten für Studierende

Als eines der weltweit fortschrittlichsten Hightech-Unternehmen fördert ASML aktiv den Ingenieurnachwuchs und bietet Studierenden vielfältige Möglichkeiten. Am globalen Hauptsitz in Veldhoven erhalten zahlreiche Studierende der Technischen Universität Eindhoven (TU/e) die Chance, im Rahmen des Praktikums- und Abschlussprojektprogramms von ASML praktische Erfahrungen in der Industrie zu sammeln .

Um einen besseren Einblick in die Arbeit bei ASML zu erhalten, sprach ich mit dem 22-jährigen TU/e-Absolventen Alexander Ivanov, der kürzlich ein sechsmonatiges Praktikum im Unternehmen absolvierte. Er arbeitete im Bereich Softwaremigration in der Abteilung für DUV-Methodik, Bühnenpositionierung und Rasterkalibrierung. Über das Arbeitsumfeld sagte er: „Obwohl ich Praktikant war, fühlte ich mich wirklich als Teil des Teams. Ich war voll integriert und nahm an allen Stand-up-Meetings, Teamsitzungen und Planungssitzungen teil.“ Er fügte hinzu, dass die Atmosphäre sehr einladend und kooperativ gewesen sei, denn: „Wann immer ich Schwierigkeiten hatte, waren meine Kollegen bereit, mir zu helfen.“ Mit den beiden anderen Praktikanten der Abteilung traf er sich regelmäßig, um sich über seine Arbeit auszutauschen und so voneinander zu lernen. Abschließend sagte er: „Meine Zeit bei ASML war großartig und ein starker Start in meine berufliche Laufbahn.“

Universitätspartnerschaften

ASML unterhält Niederlassungen in 16 Ländern weltweit und arbeitet kontinuierlich daran, zu expandieren und die besten Ingenieure zu gewinnen. In den letzten fünf Jahren konnte das Unternehmen ein Beschäftigungswachstum von 70 % verzeichnen . Ein wesentlicher Bestandteil der Unternehmensentwicklung ist die Partnerschaft mit über 180 Forschungsuniversitäten weltweit. Im Rahmen dieser Partnerschaften unterstützt ASML die Entwicklung von Programmen, Kursen und Lehrplänen, die die nächste Generation von Ingenieuren auf die Halbleiterindustrie vorbereiten. 2024 verlängerten ASML und die TU Eindhoven ihre Zusammenarbeit um weitere zehn Jahre. ASML investiert insgesamt 80 Millionen Euro in ein gemeinsames Halbleiterforschungsprojekt und die Ausbildung von einhundert Doktoranden. Obwohl das Unternehmen keine Statistiken darüber veröffentlicht, wie viele Praktikanten später eine Festanstellung bei ASML erhalten, bezeichnet ASML Praktika als „ letzten Schritt zur Anstellung “.

Terminologie:

Lithographie – das Verfahren zum Drucken von Mustern auf Mikrostrukturen

Ein Transistor ist ein Halbleiterbauelement, das zum Ein- und Ausschalten oder zur Verstärkung von elektrischem Strom dient. Mikrochips enthalten Milliarden von Transistoren.

Wafer – dünne, kreisförmige Scheiben aus Halbleitermaterial, typischerweise aus kristallinem Silizium

Plasma – ein Aggregatzustand, der aus heißem, ionisiertem Gas entsteht und aus Elektronen und Ionen besteht.

gepulste Laser – Laser, die Licht in Form von optischen Impulsen, wie z. B. Lichtblitzen, und nicht als kontinuierliche Welle erzeugen.

Fotolack – lichtempfindliches Material, das bei Lichteinwirkung Muster auf einer Oberfläche bildet.

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