EUV-Halbleiterfertigung: ASML bereitet sich auf High-NA-Belichtung vor

Trotz Mask-Stitching sollen 185 Wafer pro Stunde von den ASML-Steppern belichtet werden können.

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Blick in einen EUV-Scanner mit EUV-Licht und Spiegeln
Blick in einen EUV-Scanner mit EUV-Licht und Spiegeln (Bild: ASML)

Die EUV-basierte Produktion von Chips mit extrem ultravioletter Belichtung wird bei Fertigern wie Samsung und TSMC gerade erst zum gehobenen Standard, da kündigt sich bereits die nächste Generation an: Der niederländische Ausrüster ASML arbeitet derzeit an High-NA-Steppern für eine noch höhere Produktivität.

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Aus diesem Grund werden Standorte weltweit für die neue Technik vorbereitet, deren Forschung und Entwicklung seit vielen Jahren mit multiplen Partnern vorangetrieben wird. So entstehen im niederländischen Veldhoven bei Eindhoven und in Wilton im US-Bundesstaat Connecticut passende Fertigungsanlagen, in San Diego wurde ebenfalls eine Fabrik erweitert. Auch bei Zeiss SMT, dem Fertiger der notwendigen hochreinen Spiegel für die Stepper, ist der Fortschritt in vollem Gange.

Derzeit aktuell sind die NXE:3400C-Stepper mit einer numerischen Apertur von 0.33 und einem Ausstoß von 170 Wafern pro Stunde. Ein verbessertes System soll die Produktivität auf 185 Wph steigern, 2023 erfolgt der Wechsel auf High-NA. Die numerische Apertur liegt hier bei höheren 0.55 für eine feinere Auflösung, die EXE:5000-Stepper sind ebenfalls für 185 Wph ausgelegt. Generell steigert EUV statt DUV (Immersionslithografie) die Ausbeute, da Single- statt Multi-Patterning verwendet werden kann, also eine einfache statt mehrfache Belichtung der Schichten eines Chips.

Bisher liegt das Limit der Maske (Reticle) bei 858 mm² (33 x 26 mm), diese trägt das Abbild des Chips, der dutzend- oder hundertfach auf dem Wafer belichtet wird. Mit High-NA wird jedoch ein anamorphes Linsen-Array verwendet, weshalb sich das Reticle-Limit auf 429 mm² (16.5 x 26 mm) halbiert. Aufgrund dieser Half Fields müssen Chips daher kleiner werden - immer mehr Hersteller setzen ohnehin auf Chiplets - oder aber der Stocker kommt zum Einsatz. Damit gelingt Mask-Stitching, wobei der Chip quasi in zwei Stücken belichtet wird. Bisher findet diese Technik nur bei eher simplen Interposern statt, nicht aber bei hochkomplexen Logik-Dies wie CPUs oder GPUs.

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