EUV-Halbleiterfertigung: Intel kauft serientaugliches High-NA-System

Über 300 Millionen US-Dollar für den modernsten EUV-Scanner von ASML: Intel will bei der High-NA-Halbleiterfertigung nicht hinten anstehen.

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Ein Twinscan Exe:5000 für High-NA-EU
Ein Twinscan Exe:5000 für High-NA-EU (Bild: ASML)

Intel will den gleichen Fehler nicht zweimal machen und wappnet sich für die High-NA-Produktion für den Intel-18A-Node: Ein erster Scanner des niederländischen Chipmaschinenausrüsters ASML, ein Twinscan Exe:5200, soll Ende 2024 einsatzbereit sein. Ein solches für die Serienfertigung ausgelegtes System kostet laut Hersteller über 300 Millionen US-Dollar.

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Schon im ersten Halbjahr 2023 sollen die als Twinscan Exe:5000 bezeichneten Scanner ausgeliefert werden, sie kosten ASML zufolge 270 Millionen US-Dollar. Diese Systeme sind primär für Forschung und Entwicklung (R&D) ausgelegt, da der Durchsatz mit 185 Wafern pro Stunde geringer ist als bei den Twinscan Exe:5200. Letztere eignen sich mit über 200 Wph für die Massenproduktion (HVM), etwa für Prozessoren von Intel.

Bereits 2018 hat Intel als erster Fertiger einen frühen High-NA-Scanner gekauft, seitdem sind drei weitere dazugekommen und im vierten Quartal 2021 ging die Bestellung eines sechsten Systems bei ASML ein. Es ist abzusehen, dass neben Intel auch TSMC und Samsung auf High-NA setzen werden, prinzipiell soll der Umschwung ab 2025 einsetzen. High-NA steht dabei für High Aperture, was die Technik ziemlich gut umschreibt.

Die numerische Apertur steigt

Heutige EUV-Systeme, also Scanner mit extrem ultravioletter Belichtung (EUV) statt mit Immersionslithografie (DUV), weisen eine numerische Apertur von 0,33 auf. Mit High-NA erhöht sich diese auf 0,55 für eine feinere Auflösung. Bisher liegt das Limit der Maske (Reticle) bei 858 mm² (33 x 26 mm); künftig wird jedoch ein anamorphes Linsen-Array verwendet, weshalb sich das Reticle-Limit auf 429 mm² (16.5 x 26 mm) halbiert.

  • Die ersten High-ND-Systeme befinden sich in Arbeit. (Bild: ASML)
Die ersten High-ND-Systeme befinden sich in Arbeit. (Bild: ASML)
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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. High-NA dürfte also den Chiplet-Trend verstärken.

Feuer in Berlin mit geringen Auswirkungen

Vorerst ist allerdings reguläres EUV angesagt, auch hier gibt es Fortschritte zu vermelden: ASML will in den kommenden Monaten 55 Scanner verkaufen, ein deutliches Plus zu den 42 im Vorjahr (2021) und den 31 davor. Der Brand bei Berliner Glas, die 2020 übernommen wurden, soll keinen signifikanten Effekt haben. Das DUV-Material wurde zwar weitestgehend gerettet, die Räumlichkeiten für die Fertigung der für die EUV-Systeme wichtigen Wafer-Clamps wurden jedoch durch Rauch und Wasser beschädigt.

Weil ASML jedoch genügend Inventar besitzt, soll dieser Ausfall kompensiert werden und die Produktion von EUV-Systemen kann weitestgehend wie geplant weitergehen.

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