Fertigungstechnik: EUV wird so schnell nicht serienreif

Dem Fab-Ausrüster ASML zufolge reift die EUV-Lithographie, jedoch nicht so zügig wie erhofft. Ein Test bei Auftragsfertiger TSMC zeigte eine geringe Ausbeute, bald folgen aber bessere Belichtungssysteme.

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Ein NXE:3300B-System für EUV-Lithographie
Ein NXE:3300B-System für EUV-Lithographie (Bild: ASML)

Noch werden die Chips für Arbeitsspeicher, Grafikkarten und Prozessoren mit Immersionslithographie gefertigt. Künftig soll die EUV-Lithographie mit extremer ultravioletter Strahlung (daher Extreme Ultra Violet) verwendet werden, was dem Chipmaschinenausrüster ASML zufolge aber weiterhin länger dauert als einst erwartet (PDF). Alle großen Fertiger - Globalfoundries, Intel, Samsung und TSMC - planen zwar mit EUV, die Ausbeute an Wafern und Verlässlichkeit der Systeme muss aber noch zur Serienreife gebracht werden.

  • Erreichte und geplante EUV-Ziele (Bild: ASML)
  • EUV-Roadmap (Bild: ASML)
EUV-Roadmap (Bild: ASML)
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ASML liefert neben Maschinen für den 10-nm-FinFET-Prozess seit Monaten auch Systeme für die EUV-Lithographie aus, beispielsweise an Intel und TSMC. Für das vergangene Jahr 2015 spricht der niederländische Ausrüster von sechs Maschinen des aktuellen Typs NXE:3350B. Für das laufende Jahr 2016 rechnet ASML mit sechs oder sieben Systemen, darunter modernere vom Typ NXE:3400B. Die sollen den Ausstoß erhöhen und besser verfügbar sein.

Ein vierwöchiger Test von TSMC mit einer NXE:3300B-Maschine ergab einen Durchsatz von rund 15.000 Wafern, was hochgerechnet sehr viel weniger ist, als ASMLs interne Durchläufe ergeben haben. Dort waren es mit einem NXE:3300B- über 1.000 und mit einem NXE:3350B-System über 1.250 Wafer pro Tag. 2016 möchte ASML den Durchsatz auf 1.500 Wafer pro Tag steigern und die Verfügbarkeit der Systeme von gut 70 auf konstant 80 Prozent erhöhen.

  • Erreichte und geplante EUV-Ziele (Bild: ASML)
  • EUV-Roadmap (Bild: ASML)
Erreichte und geplante EUV-Ziele (Bild: ASML)

Da die EUV-Lithographie unter anderem im Vakuum arbeiten muss, ist das Verfahren extrem aufwendig und teuer. Globalfoundries, Intel, Samsung und TSMC werden nach aktuellem Stand ihre 10FF-Technik noch mit Immersionslithographie durchführen, erst beim 7FF-Verfahren dürfte für einige Layer auf extreme ultraviolette Strahlung gesetzt werden. Spätestens der 5FF-Prozess soll mit EUV erfolgen, das ist aber vor allem eine Kostenfrage.

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Erste Prozessoren mit 10FF-Technik (Cannonlake) plant Intel für 2017. Es folgt gemäß dem Tick-Tock-Prinzip wahrscheinlich mindestens eine zweite Generation bei gleicher Strukturbreite, eventuell noch ein Refresh.

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