Portraitbilder von Peter Kürz und Michael Kösters (rechts nach links)
Werner-von-Siemens-Ring 2024

Peter Kürz und Michael Kösters

Der Rat der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring beschloss am 13. Dezember 2023 in geheimer Wahl den Werner-von-Siemens-Ring – eine Ehrenauszeichnung für herausragende Leistungen in den Naturwissenschaften und der Technik – an Peter Kürz und Michael Kösters zu verleihen. Sie erhalten die Ehrung für die Entwicklung der EUV-Lithographie und die industrielle Nutzbarmachung der High-NA-EUV-Lithographie.

Peter Kürz

*1965 in Bad Säckingen

Michael Kösters

*1980 in Bad Hönningen

Eine Revolution für Mikrochips


Als Teil eines internationalen Teams haben Dr. Kürz und Dr. Kösters die Herstellung von Mikrochips auf ein neues Niveau gehoben. Die High-NA-EUV-Lithographie ermöglicht die Produktion von Mikrochips, die noch leistungsfähiger und energieeffizienter sind. Dies bedeutet, dass die Mikrochips für unsere alltäglichen elektronischen Geräte, die wir nutzen, kostengünstiger, schneller und leistungsfähiger werden.

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Was macht die High-NA-EUV-Lithographie so besonders?

Die High-NA-EUV-Lithographie nutzt fortschrittliche Lasertechnologie und präzise Optiken, um mehr Details auf einem Mikrochip unterzubringen. Mit dieser Technik können bis zu dreimal mehr Strukturen auf einem Chip gleicher Größe abgebildet werden. Dies ermöglicht eine erhebliche Leistungssteigerung. Diese ist besonders wichtig für die Digitalisierung, etwa bei künstlicher Intelligenz, autonomem Fahren, in der Medizintechnik oder bei der Energiewende.

Die von TRUMPF entwickelte Lasertechnik und die hochpräzisen Optiken von ZEISS SMT sind entscheidend für die High-NA-EUV-Lithographie. Diese Technik nutzt extrem ultraviolettes Licht, um eine Photomaske auf einen Wafer zu projizieren und so komplexe Schaltungen auf kleinster Fläche herzustellen.

Die Arbeit von Dr. Kürz, Dr. Kösters und allen Beteiligten ist ein Paradebeispiel für die erfolgreiche Kombination von wissenschaftlicher Exzellenz und unternehmerischem Weitblick. Gemeinsam mit dem strategischen Partner ASML, dem weltweit einzigen Hersteller von EUV-Lithographie-Maschinen, und unterstützt von einem starken Netzwerk haben die jeweiligen Teams einen wesentlichen Beitrag zur Zukunft der Halbleitertechnologie geleistet.

Mit dem Projekt „EUV-Lithographie – Neues Licht für das digitale Zeitalter“ wurden Dr. Peter Kürz (ZEISS Sparte SMT), Dr. Michael Kösters (TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing) und Dr. Sergiy Yulin (Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena) im Jahr 2020 mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet.

Peter Kürz

Peter Kürz wurde am 1. Mai 1965 in Bad Säckingen geboren. Im Jahr 1984 legte er das Abitur in Tiengen ab. Anschließend studierte er Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München und promovierte 1994 in Experimentalphysik an der Universität Konstanz.

Er arbeitete zwei Jahre als Wissenschaftler bei den NTT Basic Research Laboratories in Japan, bevor er 1996 zu ZEISS wechselte. 1999 wurde er Leiter des EUV-Programms im Unternehmensbereich Halbleitertechnik bei ZEISS. Seit 2017 ist er als Vice President im Bereich EUV High-NA für die Entwicklung und Produkteinführung der nächsten Generation von EUV-Optiken verantwortlich.

Peter Kürz und seinem Team ist Großes gelungen. Nach über 20 Jahren Forschung brachten sie die EUV-Lithographie zur Serienreife für die Halbleiterindustrie. Mit der von ihnen verbesserten EUV-Technologie ist es nun möglich, Strukturen in der Größe von 13,5 nm zu fertigen. Dadurch konnten sie die Transistor-Dichte auf den Chips um mehr als den Faktor 10 steigern, was eine enorme Verbesserung darstellt. Diese außergewöhnliche Leistung wurde insbesondere durch die Zusammenarbeit eines globalen Netzwerks aus über 1200 Zulieferunternehmen, Universitäten, Forschungsinstituten und über 2000 Entwicklungskolleg:innen ermöglicht.

Als weltweit einziger Hersteller für EUV-Lithographie Maschinen ist ASML als Integrator für die Architektur des Gesamtsystems verantwortlich. ASML entwickelte zudem die EUV-Lichtquelle, bei der 50.000 Zinntropfen pro Sekunde in ein Hochvakuum geschossen und dort jeweils zweimal von Pulsen eines Hochleistungs-CO2-Lasers, entwickelt von TRUMPF, getroffen werden. Dabei entsteht ein Zinnplasma, das die EUV-Strahlung emittiert.

Bei ZEISS entwickelte unter der Leitung von Peter Kürz ein Team von über 1.000 Wissenschaftler: innen ein optisches System aus Spiegeln, das im Hochvakuum arbeitet. Diese präzisen Spiegel, die zu den genauesten der Welt gehören, werden von Robotern poliert und die Oberflächen mit Ionenstrahlen korrigiert. Die Herstellung eines Spiegels dauert länger als ein Jahr. Besonders bemerkenswert ist die Kippstabilität der Spiegel. Die Sensoren und Aktuatoren der ZEISS-Projektionsoptik arbeiten so präzise, dass man mit einem über diese Spiegel umgelenkten Laserstrahl einen Golfball auf der Mondoberfläche treffen könnte – eine Entfernung von fast 400.000 km.

Bereits Mitte der 1990er Jahre gab es die ersten Entwicklungen zur EUV-Lithographie bei ZEISS. 1999 erfolgte dann die Entscheidung, gemeinsam mit ASML ein sogenanntes Alpha Demo Tool zu bauen. Dabei handelt es sich um einen Prototyp, welcher den Nachweis erbringen soll, dass sich die EUV-Technologie für die Serienproduktion in der Chipindustrie eignet. Der Bau des ersten Optik-Prototypen dauerte anschließend sechs Jahre und die ersten Wafer Belichtungen wurden 2006 durchgeführt.

Wichtige Meilensteine waren außerdem das erste Optiksystem mit einer numerischen Apertur von 0,33 für die NXE:3300-Maschine im Jahr 2012 sowie das erste EUV-Serientool NXE:3400 fünf Jahre später. Die Serienproduktion in der Chipindustrie startete 2018. Seit Herbst 2019 werden die ersten Smartphones mit Mikrochips verkauft, die per EUV-Lithographie hergestellt wurden. Inzwischen sind allein bei ZEISS dadurch 2300 Hochtechnologie-Arbeitsplätze entstanden.

Michael Kösters

Michael Kösters wuchs in Bad Hönningen im Mittelrheintal auf. Am Gymnasium in Linz am Rhein entdeckte er seine Leidenschaft für die Physik und das grundlegende Verständnis, wie die Welt funktioniert. Deshalb begann er nach Besuch des Gymnasiums sein Physikstudium an der Universität Bonn mit Auslandsaufenthalt am California Institute of Technology in Pasadena, USA. Im Studium entwickelte er durch Vorlesungen und Führungen, insbesondere durch seinen späteren Diplom- und Doktorvater Prof. Dr. Karsten Buse großes Interesse an Optik und Lasertechnik.

2010 wechselte Michael Kösters zu TRUMPF. Die faszinierende Möglichkeit, mit Hochleistungslasern zu arbeiten, und die Firmenkultur des Familienunternehmens TRUMPF haben den Ausschlag für diese berufliche Entscheidung gegeben. Seit 2021 ist Michael Kösters als Abteilungsleiter verantwortlich für die Entwicklung des Seed Moduls, eines der 3 Hauptmodule des Hochleistungslasersystems von TRUMPF für die EUV-Erzeugung. Er ist gleichzeitig R&D-Vertreter in der Projektorganisation für Installed Base & Service.

TRUMPF hat im Jahr 2005 mit der Entwicklung der EUV-Lichtquelle für die Herstellung von Computerchips begonnen. Der damalige Vorstandsvorsitzende Berthold Leibinger und sein Sohn Peter Leibinger, lange Zeit Technikvorstand von TRUMPF, heute Aufsichtsratsvorsitzender und BDI-Präsident, haben damals das Potenzial und die Alternativlosigkeit der EUV-Technologie für die Steigerung der Leistungsfähigkeit von Computerchips erkannt. TRUMPF hat mit Aussicht auf dieses Potenzial die Entwicklung über 10 Jahre und diverse Auf und Abs bis zur Einführung der EUV-Technologie in die Volumenproduktion im Jahr 2018 mit voller Kraft gefördert.

Bereits 2009 wurden die ersten Pilotversionen des CO2-Hochleistungslasersystems an den Integrator ASML ausgeliefert und von dort aus auch zu den ersten Endkunden geschickt. Im Jahr 2012 konnte das EUV-Team von TRUMPF erstmals eine neue Generation des Lasersystems ausliefern. Diese bildet nach wie vor die Grundlage des heutigen Systems mit einem Seedmodul, in dem der gepulste Laserstrahl erzeugt wird, und 4 Hochleistungsverstärkern, die den Laserstrahl dann auf eine optische Leistung verstärken, mit der eine effiziente Erzeugung von EUV-Licht durch Beschuss von kleinen Zinntröpfchen möglich wird. Das Seedmodul wurde auf TRUMPF-Seite mit einem Team von Entwickler:innen rund um Michael Kösters in enger Zusammenarbeit mit Cymer, einer mittlerweile 100%-igen Tochter des Integrators ASML, entwickelt.

Auch die neue Generation des Systems erreichte zunächst nicht die erforderliche stabile Ausgangsleistung, so dass zwischen 2012 und 2018 weitere intensive Bemühungen notwendig waren, um einen Einsatz der EUV-Lichtquelle in der Massenproduktion zu ermöglichen. Schlüssel dafür war das 2017 eingeführte Seed Isolation Modul, welches Rückreflexe des Laserlichts vom Tröpfchen hin zu den empfindlichen Komponenten des Seed Moduls zuverlässig unterdrückt.

Auch seither hat die Laserentwicklung und damit die EUV-Lichtquellenentwicklung sehr große Fortschritte erzielt: nach 10W EUV in 2012 und 250W in 2018 werden mittlerweile EUV-Lichtausbeuten von mehr als 600W erzielt und Steigerungen auf mehr als 1000W erscheinen machbar. Die Produktivität der Anlage wurde mit den neuen Anlagen nicht nur über mehr EUV-Lichtausbeute verbessert, sondern auch über einen deutlich geringeren Energieverbrauch des Lasers und eine verbesserte Verfügbarkeit.

Bei TRUMPF arbeiten mittlerweile knapp 1500 Kolleg:innen an der EUV-Technologie, alleine 500 davon in der Entwicklung. Extrem wichtig für den Erfolg in diesem Hochtechnologieumfeld ist dabei die enge Zusammenarbeit aller Unternehmensbereiche, von Einkauf über Entwicklung bis hin zu Produktion und Service.

Erfolg zu haben, basiert nahezu immer auf Teamarbeit. Oft sind es große internationale Forschungsteams, die technologische Projekte über Jahre und Jahrzehnte bis zum Heureka-Moment einer geglückten Innovation vorantreiben.

Cornelia Denz

Vorsitzende des Stiftungsrats