Dieses Beleuchtungssystem von Zeiss für die High-NA-EUV-Lithographie wiegt rund sechs Tonnen und besteht aus mehr als 25.000 Einzelteilen. Foto: Zeiss
In den legendären EUV-Chipbelichtern von ASML stecken Zeiss-Spiegel & Trumpf-Laser – und auch Fraunhofer-Technologie aus Dresden
Oberkochen/Dresden/Jena, 01.07.26. In der Schaltkreisproduktion hat die EU ihre ehrgeizigen Planziele zwar immer wieder gerissen. Doch auch jenseits aller „Chipgesetze“ aus Brüssel kommt weltweit kein Halbleiterkonzern an Europa vorbei, wenn es um die Ausrüstung modernster Schaltkreis-Fabriken geht: Ohne die Extrem-Ultraviolett-Lithografiemaschinen (EUV) der niederländischen Firma „ASML“ lassen sich keine Chips der allerneuesten Generationen mit Strukturgrößen um die zwei Nanometer produzieren. Diese Anlagen wiederum würden ohne deutsche Technik nicht funktionieren. Und die wurde zu wesentlichen Teilen von Carl Zeiss Oberkochen, aber auch vom Fraunhofer-Strahltechnikinstitut (IWS) in Dresden sowie von Fraunhofer Jena entwickelt. Darauf hat der Zeissianer Bernhard Kneer bei einem Vortrag vor Mikroelektronik-Alumni in den Technischen Sammlungen Dresden aufmerksam gemacht.
Zeiss Oberkochen war ab 1963 in Markt für Chipausrüstungen aktiv
Mit Chipbelichtungs-Technik habe sich Zeiss in Oberkochen – das sich nach dem Krieg als Abspaltung von Carl Zeiss Jena gebildet hatte – ab Ende der 1960er Jahre beschäftigt: „Damals haben Elektronikproduktenten ihre Chips oft noch selbst hergestellt“, erklärt der „Zeiss SMT“-Manager. 1963 habe Zeiss eine Schaltkreis-Druckanlage für Telefunken mitentwickelt. In den 1970ern folgten Geräte, mit denen sich Schaltkreis-Maskenvorlagen auf die Siliziumscheiben (Wafer) projizieren lassen. Ab den 1980ern belieferten die Württemberger auch ASML in den Niederlanden mit ihren optischen Kernkomponenten.
Kombinat Carl Zeiss Jena war Schlüsselzulieferer für DDR-Chipindustrie
Derweil war auch das einstige Mutterunternehmen Carl Zeiss Jena eines der Hochtechnologie-Schlüsselkombinate für die DDR-Wirtschaft geworden. Ähnlich wie der süddeutsche „Schwester“-Konzern produzierten die Jenaer längst nicht mehr „nur“ Mikroskope und andere klassische Optikgeräte, sondern auch Ausrüstungen für die Mikroelektronik-Industrie in der DDR, in der Sowjetunion und im ganzen Ostblock. Dazu gehörten in den 1980ern unter anderem automatische Maskenprojektions-Überdeckungs-Repeater (AÜR), die konzeptionell nicht weit weg von dem waren, was Zeiss Oberkochen damals produzierte. „Das war alles ziemlich zeitgemäß“, schätzt Kneer im Rückblick auf die ostdeutschen Pendants ein.
1995 stieg Zeiss in die Entwicklung von EUV-Optiken ein
Im Zuge der politischen Wende ging das Technologiekombinat in Jena wie so viele DDR-Konzerne unter und teilweise in der einstigen Oberkochener „Abspaltung“ auf. In den folgenden drei Jahrzehnten errangen die Zeissianer eine weltweit führende Position als Schlüsselzulieferer für die modernsten Chipfabrik-Ausrüstungen von ASML – etwa bei den optischen Komponenten für die „nasse“ Immersions-Lithografie. Ab 1995 stieg Zeiss dann ins EUV-Geschäft ein. Ab 2012 produzierte Oberkochen dann die extrem aufwendigen Spiegeloptiken für die EUV-Anlagen von ASML in Serie. Für beides gibt es international bis heute nur je einen Anbieter.
Vermessungskammer für die EUV-Spiegel in Dresden. Foto: Fraunhofer-WS
Weltweit einzigartiges Technologieteam aus ASML, Zeiss und Trumpf
Diese monopolartige Stellung hat auch mit dem extremen Aufwand zu tun, der nötig ist, um extreme Ultraviolettstrahlen, die bereits nahe am weichen Röntgenlicht arbeiten, überhaupt so zu lenken, dass sie für die Genese von Chipstrukturen nutzbar sind. Denn EUV ist nicht nur für das menschliche Auge unsichtbar, es lässt sich auch nicht durch Linsen lenken. Eine prinzipielle Lösung für dieses Problem hatte der japanische Professor Hiroo Kinoshita bereits 1985 entwickelt. Aber es sollte noch Dekaden dauern, bis sich sein Weg industriell durchsetzen konnte. Denn für die Lenkung von EUV-Licht bedarf es spezieller Röntgenspiegel. Die wurden in den 1990ern und 2000er Jahren unter anderem durch Dresdner Fraunhofer-Ingenieure wesentlich mitentwickelt. Sie bestehen aus 40 bis 60 Schichten, von denen jede nur ein Prozent der eintreffenden Strahlen reflektieren kann. Nur in Summe sind diese Schichtstapel imstande, EUV-Strahlen mit Wellenlängen von 13,5 Nanometern zu steuern. Das IWS erreichte in den 2000ern mit seinen Spezialspiegeln neue Weltrekorde Reflexionsquoten von über 70 Prozent. Auch in den „Licht“-Quellen für die riesigen EUV-Anlagen steckt viel deutsche Wertschöpfung: In einer Vakuumkammer beschießen Laser von „Trumpf“ kleine Zinntröpfchen. Sie erzeugen so ein rund 220.000 Grad heißes Plasma, das auf der gewünschten Wellenlänge von 13,5 Nanometern leuchtet. Für die technologische Gesamtlösung erhielten die Fraunhoferinstitute IOF in Jena und IWS in Dresden sowie der Laserspezialist „Trumpf“ 2020 den „Deutschen Zukunftspreis“.
Bernhard Kneer von Zeiss SMT beim Akumni-Vortrag in den Technischen Sammlungen Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt
„Das schafft man nur mit vollständiger Automatisierung.“
Bernhard Kneer, Leiter „Product Systems Engineering“ bei Carl Zeiss SMT
Über 300 EUV-Optiken an die Niederländer geliefert
Bisher hat Zeiss rund 300 EUV-Optiken an ASML geliefert – und diese Kolosse haben es in sich: Einige wiegen sechs Tonnen, andere sogar zwölf Tonnen. Anspruchsvoll ist nicht nur wegen des Gewichtes die Fertigung der Spiegelanlagen: Picometergenaue Fertigungsverfahren seien dafür nötig, betont Kneer. Dies gilt insbesondere für die metergroßen EUV-Spiegel, die jeweils um die 100 Kilogramm wiegen und hochpräzise Beschichtungen aus Molybdän, Silizium und Tantal brauchen. „Das schafft man nur mit vollständiger Automatisierung“, meint der Zeissianer.
EUV-Anlage aus den Niederlanden. Foto: ASML
Die EUV-Systeme aus den Niederlanden und Deutschland fertigen nunmehr seit über zehn Jahren bei TSMC in Taiwan – und inzwischen auch anderen Konzernen wie Intel – die leistungsfähigsten „Rechenknechte“, die im Chipformat herstellbar sind: als Beschleuniger-Schaltkreise für die Rechenzentren der „Künstlichen Intelligenzen“, als Prozessoren in neuen Smartphones oder aktuellen „iPad“-Tablettrechnern von Apple.
Bedarf an EUV-Anlagen dürfte weiter steigen
Und der Bedarf an EUV-gemachten Chips – und damit die Nachfrage an Optiken aus Deutschland und Litho-Anlagen aus den Niederlanden – dürfte in den nächsten Jahren noch steigen: Wie erwähnt, setzt inzwischen auch Intel solche EUV-Maschinen ein, zudem sorgt der KI-Boom für eine starke Nachfrage nach Schaltkreisen der Strukturgenerationen unterhalb von 7 Nanometern. ASML und Zeiss wiederum arbeiten daran, sowohl die Auflösung wie auch das Produktionstempo der EUV-Anlagen zu steigern – in Richtung 330 Wafer pro Stunde.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Bernhard Kneer: „Von UV zu EUV – ZEISS SMT und die Zukunft der Lithografie“ (Vortrag vor sächsischen Mikroelektronik-Alumni am 23. Juni 2026 in den TSD, Zeiss, Oiger-Archiv, Wikipedia, Fraunhofer IWS, Silicon Saxony