Computer und Speicher bestehen aus hochintegrierten Schaltkreisen (Chips), und wer wissen will, wohin die technologische Reise in den nächsten Jahren gehen wird, tut gut daran, sich in den Versuchslabors der Elektronik-Industrie umzuschauen.
Werfen wir also einmal einen Blick in die britischen Philips-Forschungslaboratorien in Reading, einer kleinen Gemeinde südlich von London. Dort steht der laut Philips fortschrittlichste Automat zur Belichtung von Vier-Zoll-Siliziumscheiben ("Wafer") mittels Elektronenstrahlen - ein Gerät, das technologisch besonders durch sein automatisches Justagesystem beeindruckt.
Dieses Gerät darf nicht mit Maschinen zur Herstellung von Masken (mit deren Hilfe dann erst die Leiter-Strukturen eines Chips auf dem Silizium-Wafer abgebildet werden) verwechselt werden; es ist vielmehr für die Projektion der Masken-Strukturen auf die Wafer selber ausgelegt und soll (in einer eventuellen kommerziellen Version) pro Stunde mehr als 40 Wafer Mitarbeiten können. Dabei wird die erreichbare Strukturfeinheit auf ein Zehntel Mikrometer (beziehungsweise 100 Nanometer) beziffert. Das sind Strukturen, die mit gewöhnlicher lichtoptischer Projektion nicht mehr darstellbar sind - so, wie ja auch Elektronen-Mikroskope feinere Details abbilden können als Licht-Mikroskope.
Bei immer feiner werdenden Strukturen wird sowohl die Erzeugung der feinen Linienmuster auf den Masken als auch die korrekte Übertragung dieser Muster (zu wirtschaftlichen Bedingungen) auf die Wafer, also praktisch die einzelnen Schaltkreise, immer schwieriger. Vor allem das exakte Justieren der Masken ist eine nicht einfach zu beherrschende Kunst.
Bei der Projektion eines Leiter-Musters wird eine Chrom-Maske mit Cäsiumjodid beschichtet und mit ultravioletten Strahlen beleuchtet. Dadurch werden Elektronen ausgesandt, die beschleunigt und auf die Fotolackbeschichtete Siliziumscheibe gelenkt werden, wo sie die gewünschten Leiterbahnen herausätzen.
Da die Elektronenstrahlen mit Hilfe von Magneten gesteuert und gebündelt werden, kann das Gerät beispielsweise störende Temperaturschwankungen korrigieren: Schon ein Celsiusgrad Temperaturanstieg führt bei den Siliziumscheiben zu thermischen Ausdehnungen, die weit über das hinausgehen, was bei den geforderten Strukturfeinheiten noch zulässig ist. Umgekehrt aber ist es schwierig, die Temperaturen der Wafer in engeren Toleranzen als etwa ein halbes Grad zu halten, da dem der fundamentale technische Aufbau des Elektronenbild-Projektors entgegensteht.
Besonders beeindruckt das neue Konzept zur Herstellung fortschrittlicher Speicher- und Computerschaltkreise indes durch das schon erwähnte automatische Justagesystem, das mit Schwermetallmarkierungen auf dem Wafer arbeitet.
Die Markierungen, im allgemeinen wird Tantal dafür verwendet, emittieren beim Auftreffen von Elektronen aus der Cäsiumjodid-Quelle ihrerseits Röntgenstrahlen, die dann wieder von Halbleiter-Detektoren registriert werden. Diese erzeugen dann ein Signal das einen Phasen-Detektor durchläuft und das um so stärker ist, je weiter die Elektronenstrahlen des Wafer-Belichtungssystems von der korrekten Bahn abgewichen sind. Bei vollständiger Deckungsgleichheit sinkt dieses Signal hingegen auf Null.
Die so ermöglichte, automatische Justage arbeitet laut Philips genau genug, um auch die Produktion der sehr feinen Strukturen von Blasenspeicher-Chips zu ermöglichen. Gerade bei diesen Chips kann man bekanntlich nicht mit Röntgenstrahlen (einer anderen Methode, zu feinsten Strukturen zu gelangen) arbeiten, da diese von dem Granat, aus dem die Speicher gefertigt , absorbiert werden.
Werden automatisch justierte Elektronenstrahlen uns also in absehbarer Zeit billigere nichtflüchtige Blasenspeicher als Ersatz für die eher störanfälligen elektromechanischen Speichermedien bescheren?