ASML-Lithographiemaschinen, neueste Fortschritte

ASML-Lithographiemaschinen, neueste Fortschritte

Auf der SEMICON West interviewte der Autor dieses Artikels Mike Lercel von ASML.In diesem Artikel kombiniert der Autor Informationen von ASML-Demonstrationen auf der SPIE Advanced Lithography Conference, Mikes Präsentationen auf der SEMICON, Diskussionen mit Mike während der SEMICON und einige Inhalte aus der jüngsten Telefonkonferenz zu Finanzergebnissen von ASML.Ziel ist es, die neuesten Entwicklungen bei den Lithografiemaschinen von ASML zu teilen.

DUV

ASML verbessert weiterhin seine Deep Ultraviolet (DUV)-Systeme.Der neue NXT:2100i führt vier neue Funktionen ein, die darauf abzielen, Overlay- und Edge-Placement-Fehler für zukünftige Logik und DRAM zu verbessern.

Ein Verzerrungsmanipulator für verbesserte Linsen- und Kreuzanpassung bietet eine bessere Kontrolle über die Überlagerungskorrektur.

Angepasste Maskenbibliotheken und eine neue Steuerung der Maskenerwärmung verbessern die Maskenabdeckung und den Durchsatz.

Optische PARIS-Sensoren verbessern die Abdeckungseffekte.

Durch die Ausrichtung in zwei Farben werden auch Overlay-Effekte verstärkt.

Das Ergebnis ist eine verbesserte Matching-Abdeckung auf deutlich unter 1,3 Nanometer beim maschinellen Matching und etwas über 1,1 Nanometer beim Cross-Matching (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Passende Layer-Abdeckung.

0,33NA EUV

Im Rahmen der kürzlich abgeschlossenen vierteljährlichen Finanzkonferenz hat ASML über 200 NXE:3400/3600-Systeme ausgeliefert.Nach den Berechnungen des Autors sind darunter 45 NXE:3400B, 76 NXE:3400C und 75 NXE:3600D.Die Statistiken können aufgrund von Verzögerungen zwischen Lieferungen und Verkaufsdaten unvollständig sein.Es wird jedoch erwartet, dass NXE:3600D entweder das am häufigsten ausgelieferte System ist oder bald sein wird.

Vom ersten Quartal 2014 bis zum vierten Quartal 2019 stieg der Systemdurchsatz um mehr als das 17-fache!NXE:3400C erreichte etwa 140 Wafer pro Stunde (wph) bei einer Dosis von 30 mJ/cm2 vor Ort, während NXE:3600D etwas mehr als 160 Wph vor Ort und 185 Wph bei ASML mit einer Dosis von 30 mJ/cm2 erreichte.Das Ziel für NXE:3800E liegt bei >220 wph (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2. EUV-Systemdurchsatz.

Die NXE-Produktion ist stetig gestiegen.Im Jahr 2020 erreichte weltweit nur eine Anlage eine Jahresproduktion von über 500.000 Wafern, die sich auf 15 im Jahr 2021 und 51 im Jahr 2022 steigert (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3. Produktivität des EUV-Systems.

Das Ziel für NXE:3800E liegt bei >220 wph mit einer maschinellen Anpassungsabdeckung von 0,9 nm (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4. NXE:3800E-Ziel.

Die erste Charge von NXE:3800E wird voraussichtlich im vierten Quartal ausgeliefert (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5. NXE:3800E-Versandstatus.

Eine große Herausforderung für EUV war der enorme Stromverbrauch der Systeme.ASML hat die Energieeffizienz kontinuierlich verbessert und den Energieverbrauch pro Wafer um das Dreifache reduziert (siehe Abbildung 6).

Abbildung 6. EUV-Energieeffizienz.

Das 0,33NA EUV-System hat sich mittlerweile fest als bevorzugtes Werkzeug für kritische Schichten in fortschrittlichen Logik- und DRAM-Komponenten etabliert, wobei mit jedem neuen Knoten mehr Schichten auf EUV umsteigen.

EUV mit hoher numerischer Apertur (NA).

Die Einzelbelichtungsmusterung für das 0,33NA-EUV-System hat etwa 30 nm erreicht, wobei weitere Verbesserungen erwartet werden, wenn der Prozess ausgereift ist.Einige EUV-Multipattern wurden bereits für 5-nm- und 3-nm-Logikprozesse eingesetzt.Werkzeuge mit höheren numerischen Aperturen können die erreichbaren Grenzwerte für den Einzelbelichtungsabstand verbessern.

Das erste 0,55NA EUV-System, EXE:5000, soll Anfang 2024 ausgeliefert werden und 2025 in die Massenproduktion gehen. EXE:5000 ist ein Entwicklungssystem mit begrenzten Stückzahlen (siehe Abbildung 7).

Abbildung 7. EXE:5000-Status.

Später im Jahr 2023 wird die ASML-Fabrik in Veldhoven mit imec zusammenarbeiten, um ein High NA EUV-Demonstrationslabor einzurichten, das Anfang 2024 in Betrieb gehen soll.

Die Massenproduktion des Belichtungsgeräts mit hoher numerischer Apertur, EXE:5200, wird voraussichtlich Anfang 2025 beginnen.

Hyper NA EUV

Wenn der Abstand weiter abnimmt, ist selbst ein 0,55-NA-High-NA-Belichtungswerkzeug schließlich mit der Multipatternierung betraut.ASML erwägt ernsthaft ein „Hyper NA“-Tool mit einer NA von etwa 0,75 NA, die konkrete NA muss jedoch noch ermittelt werden.Eine zentrale Frage ist, wann und ob ein solches Tool benötigt wird.

Abschluss

ASML setzt seine unermüdlichen Verbesserungspläne für seine Produktlinie fort.Schnellere und präzisere DUV- und 0,33NA EUV-Tools sind in der Entwicklung.Das 0,55NA High NA EUV-Tool soll auf den Markt kommen, das High NA übertrifft und möglicherweise zu Tools mit Super NA-Funktionen führen wird.