Endlich der Durchbruch? EUV belichtet 150 Wafer pro Stunde

Detailaufnahme einer EUV-Lithografiemaschine von ASML
Detailaufnahme einer EUV-Lithografiemaschine von ASML

ASML ist überzeugt: Der Durchbruch für den Einsatz der EUV-Lithografie sei endlich geschafft. Trumpf und Zeiss spielten dabei eine wesentliche Rolle.

Schon Anfang des Jahrzehnts sollte sich die EUV-Lithografie in der Fertigung der neusten IC-Generationen durchgesetzt haben – doch es kam nicht so wie geplant. Neben Schwierigkeiten mit den Photoresists, den Masken und den Pellicles gab es vor allem einen Grund: Die Leistung der EUV-Laser-Quellen, die die EUV-Strahlung der Wellenlänge von 13,5 nm erzeugen, wollten einfach nicht die erforderliche Leistung erreichen.

Aber: Je geringer Leistung, umso länger dauert die Belichtungszeit pro Wafer. Erst wenn die Leistung einen Wert von 250 W erreicht, können pro Stunde 125 Wafer belichtet werden. Genau diesen Durchsatz habe ASML jetzt erreicht, wie  Michael Lercel, Director Strategic Marketing von ASML, in seinem Vortrag auf der Semicon West in San Francisco erklärte.

Das ist ein Meilenstein, denn erst jetzt können die Maschinen ihren exorbitant hohen Preis rechtfertigen: rund 100 Mio. Dollar kostet ein einziges derartige EUV-Lithografie-Tool.

Doch auch die Fertigung von ICs mit Hilfe der heute eingesetzten optischen Lithografiegeräte, die mit einer Wellenlänge von 193 m arbeiten, ist ebenfalls sehr teuer. Denn viele Tricks sind erforderlich, um mit 193-nm-Licht Strukturen aufzulösen und zu fertigen, die unter 10 nm liegen. Vor zehn Jahren hätten viele Experten bezweifelt, dass dies überhaupt möglich sei. Unter anderem setzen die Hersteller auf Doppel-, Dreifach- und Vierfach-Belichtungen (Double-, Triple- und Quadruple-Patterning). Das ist nicht nur an sich teuer, sondern senkt den Durchsatz, was zusätzlich im Preis zu Buche schlägt.

Weil es jetzt gelungen sei, die Strahlungsquelle auf eine Leistungsniveau von 250 W zu heben, sei nun der Punkt erreicht, ab dem sich die Fertigung mit Hilfe der EUJV-Maschinen lohnen werde, erklärte Michael Lercel, Director Strategic Marketing von ASML, in seinem Vortrag auf der Semicon West in San Francisco. Zum Vergleich: 2012 hatte die Leistung der Quellen noch bei 25 W gelegen.

Weil der Fortschritt damals auf sich warten ließ, kaufte ASML seinen Haus- und Hof-Lieferant, den Strahlungsquellen-Spezialisten Cymer, einfach auf, um die Entwicklung zu beschleunigen. Jetzt sieht es so aus, als ob dies gelungen sei.

Doch dürfte noch eine weitere Firma dabei eine Rolle gespielt haben: der deutsche Laser-Spezialist Trumpf. Die Schwaben aus Ditzingen haben schon seit längerem eng mit ASML sowie mit Zeiss in Oberkochen zusammen gearbeitet. Zeiss entwickelt und fertigt exklusiv die Linsenoptik für die herkömmlichen Lithografiemaschinen von ASML und auch die »Spiegeloptik«, die für die neuen EUV-Geräte erforderlich ist.