Bericht Chipfertigung: Was steckt hinter der EUV-Lithografie?

[Colindo]

@v_ossi Ja, das ist völlig richtig. Nur habe ich halt (typisch Wissenschaftler) das als konstante Annahme vorausgesetzt. Also dass es Multipatterning gibt und das halt bei Bedarf verwendet wird.

Weißt du eigentlich, ob 7nm+ pro mm² günstiger ist als 7nm? Es müssen ja deutlich weniger Masken hergestellt werden, aber die Herstellung selber beinhaltet sicher die Anschaffungskosten für die EUV-Maschinen. 5 nm soll ja nochmal teuerer werden.

@engineer123 Wurde ja schon moniert. Ich habe kaum Firmen drin gehabt, die CB-Redaktion hat da viel unterstützt und dabei ist uns wohl die eine durch die Lappen gegangen. Trumpf stellt die CO2-Laser für die Lichtquelle her.

Gibt aber bestimmt auch noch weitere Hersteller verschiedener Komponenten, die hier nicht alle genannt wurden.

 

[drago-museweni]

Zeiss wird zwar erwähnt aber Trumpf, die das EUV mit ihrem Laser generieren wurde wieder unterschlagen.

Genau das habe ich mir auch gedacht...

Hier nochmal der Link zu dem Laser Trumpf EUV

 

[modena.ch]

Moin,

EUV -> Gabs da nich jemand irgendwo in dem Kommentaren, der proklamierte:

"Unser Zeugs (Trumpf) ist in den Anlagen drin und bildet eine wesentliche Komponente"

Hier!

Das ist absolut der Fall ohne unsere Laser kannst das alles vergessen.

 

[Digi Quichotte]

@Colindo: Für mich der beste Artikel (dieser Art) aller Zeiten in CB.

Soll nicht heißen, daß für mich "Bahnhof" nicht auch eine zentrale Rolle beim Lesen gespielt hätte, aber man wird dann wirklich irgendwie ehrfürchtig, wenn man zumindest ansatzweise die Probleme bei der Umsetzung von EUV erfaßt.

 

[v_ossi]

@v_ossi Ja, das ist völlig richtig. Nur habe ich halt (typisch Wissenschaftler) das als konstante Annahme vorausgesetzt.

Ja gut... Dann könnte man aber genau so annehmen, dass die Belichtungswellenlänge natürlich konstant immer kleiner wird; demnach wäre EUV auch "nix besonderes", sondern lediglich der logische nächste Schritt.

Verstehe aber, was du meinst.

Weißt du eigentlich, ob 7nm+ pro mm² günstiger ist als 7nm? Es müssen ja deutlich weniger Masken hergestellt werden, aber die Herstellung selber beinhaltet sicher die Anschaffungskosten für die EUV-Maschinen. 5 nm soll ja nochmal teuerer werden.

Mit genauen Zahlen sind alle Hersteller recht... nennen wir es einfach zurückhaltend. Kenne entsprechend auch keine genauen Zahlen, sondern nur die Folien, die TSMC, Samsung oder Intel ab und zu herausgeben.

Ich würde aber mal ins Blaue hinein vermuten, dass es zukünftig nicht günstiger wird.

 

[Colindo]

@Digi Quichotte Ehrfurcht war auch mein Gedanke, als ich das Paper gelesen habe. In wissenschaftlichen Artikeln schreibt man eigentlich nicht emotional, aber es kam schon deutlich rüber, was für ein Heidenaufwand das Ganze war.

Wenn du Fragen hast oder bei einem Thema mehr Details brauchst, frag ruhig. Du siehst ja, dass ein Großteil der Community hier helfen kann und wir zusammen mehr wissen, als nur ich allein.

 

[PS828]

@v_ossi größeres eimsparpotential sehe ich nur wenn die Chips parallel kleiner werden, damit die kleinere fertigung nicht auch noch in größeren preisen für den verbraucher übergeht ^^

Ein Sprung wäre hier der Einsatz von 450mm wafern.

Da müssten aber viele, wenn nicht sogar alle Maschinen getauscht werden und die Anforderungen an die Qualität steigen noch weiter. Diese muss ja am Rand genau so gut sein wie in der Mitte +-5%

einkriststalle mit 450mm Durchmesser und 2 Metern Länge können mit dem Czochalskiverfahren bereits hergestellt werden, die Grundlage ist also da.

 

[Lord-Lue]

Vielleicht habe ich was übersehen, aber liegt der Wirkungsgrad nicht bei 0,6% anstatt 6%?
Oder die 40kW bzw. 250W stimmen nicht?

Ausgangslaser hat 40kW -> Erzeugte Strahlung hat 250W
-> 250W / 40000W = 0,00625 -> Entspricht 0,625%

Man steinige mich wenn ich falsch liege (mit Watte) .

Chipfertigung: Was steckt hinter der EUV-Lithografie?

Die Dauer des Laserpulses beträgt dabei nur 10 ns. Die Effizienz liegt bei lediglich sechs Prozent: Beim ASML NXE:3400B werden mit einem 40-kW-Laser 250 W EUV-Strahlung gewonnen, die die Belichtung von 140 Wafern pro Stunde erlauben.

 

[Barbapapa]

Ich benutze von Microchemicals den Lack AZ 5214E, gibt aber noch mehr ^^ ich verlink mal ein Dokument mit den entsprechenden Daten und Erklärungen @Colindo

Ergänzung (31. Januar 2020)

Hey das ist ja ein Photolack von uns. Der kann nur gut sein :-)

 

[konean]

Auch von mir ein großes Danke. Ich muss schon sagen das Dingen hier ist ein wahres Highlight, dazu auch noch sehr gut erklärt und beschrieben.

 

[Digi Quichotte]

@Colindo: Ich glaube es reicht das Thema ansatzweise zu verstehen. Mehr wäre für den Laien sicherlich des Guten zuviel.

Bei mir hat es auf jeden Fall einen mega Retro-Flashback ausgelöst. Erinnerungen an meine erste selbst gebaute Belichtungsmaschine für Platinen, weil ich mir als armer Schüler nicht leisten konnte die fertigen Platinen von ELV oder Elektor zu kaufen.

Einfach eine Holzplatte, einen Winkel aus Holz drauf als Lampenhalter, eine Aluschale (glaube von einem Fertiggericht o.ä.) als Reflektorschirm, und eine Glasplatte um die "Masken-Folie" auf die Platine zu pressen. Das einzige wofür ich (für mich damals) viel Geld ausgeben musste war die 250W UV-Lampe. Da auch kein Geld da war die Layoutfolie zu kaufen, hat man in der Bücherei die Zeitschrift ausgeliehen, das Layout fotokopiert, das ganze dann mit Babyöl "durchsichtig" gemacht, und damit die Platine belichtet. Das war dann meine Maskenfolie. Das Ergebnis war mit einem Wort grauenhaft. Aber irgendwie hat man die Schaltung zum Laufen gebracht nach 1000 Fehlversuchen.

Oh Mann, das war vor 40 Jahren, lange vor meinen ersten Computer. Verdammt bin ich alt.

 

[Colindo]

Ausgangslaser hat 40kW -> Erzeugte Strahlung hat 250W
-> 250W / 40000W = 0,00625 -> Entspricht 0,625%

Danke fürs Nachrechnen. Die 6% stammen aus dem Paper, und ich habe es nur Überschlagen. Soviel zum Thema Kopfrechnen...
Der genaue Wortlaut ist

The system can provide up to 40kW laser pulse, which could trigger 250W tin droplet EUV light source for latest ASML NXE 3400B EUV system with conversion efficiency (CE) up to 6%, so as to enable 140 wph (Wafer Per Hour) scanner throughput in HVM (High Volume Manufacturing)

Streng genommen kann alles mögliche gemeint sein, zum Beispiel die Effizienz der Lichtquelle ist 6%, aber ganz am Ende sind noch 250W übrig.

Edit: Nochmal recherchiert, wahrscheinlich haben die Forscher im Paper einfach falsch gerechnet. 250W ist eine Angabe von ASML.

 

[v_ossi]

@PS828 Von "die Grundlage ist da" bis zurm produktiven Einsatz ist es leider ein nicht wirklich abschätzbarer Zeitraum. Klar, in der Theorie hilft eine Erhöhung des Durchmessers, aber wenn die ganze Fab auf 300er Wafer ausgelegt ist...

Könnte mir vorstellen, dass 450er Wafer erst in einer nicht näher spezifizierten Zukunft bei komplett neu geplanten Fabriken zum Tragen kommt.

[...]Man steinige mich [...] (mit Watte) .[...]

Hab gerade kein Watte da...

 

[PS828]

@v_ossi da hast du warscheinlich recht. Evtl ja bei 3nm (+). Werden wir sehen. Aber nachdem der waferdurchmesser jahrelang stagniert hat wäre hier wieder Spielraum.. Wenn man sich vorstellt wie viele Zen 2 dies auf so einen 450er passen würden.. Einfach wow..

 

[Digi Quichotte]

Hab gerade kein Watte da...
Anhang anzeigen 872068

Große Steine, kleine Steine, runde Steine, Spitze Steine, Kies...

der beste Spruch nach "was haben die Römer je für uns gemacht?".

Verflucht ich liebe diesen Film.

Nachtrag: Verflucht, jetzt krieg ich den Film nicht mehr aus dem Kopf.

Scharfrichter: "Wer hat den Stein geschmissen?"
Weibsvolk (hohe Stimmen): Sie war's, sie war's, sie war's...
Scharfrichter: Hmmmm? Ist Weibsvolk zugegen?
Weibsvolk (tiefe Stimmen): Er war's, er war's, er war's ...

 

[floh667]

Auf der einen Seite bauen wir so abstrus komplexe maschinen, auf der anderen Seite sind wir ned im Stande friedlich auf dieser Erdkugel miteinander zu leben.
Menschen sind komisch 🤔

 

[KaRa2]

TRUMPF liefert ein wenig mehr als nur den "Laser".
Strahlführung + Laser trifft es besser ;-), was hier auf den Bildern gut zu sehen ist --> https://www.trumpf.com/de_AT/produkte/laser/euv-drive-laser/

 

[Samez]

Danke für den tollen Artikel.
EUV ist ein Hochtechnologiebereich in dem sehr viel Made in Germany drinsteckt.
Neben den Lasern kommen zum Beispiel auch die Spiegel, der Kollektor und diverse Rahmenteile aus Deutschland (Zeiss SMT sei hier zum Beispiel erwähnt). Nur mit ausreichender Präzision aller Komponenten der Anlage lässt sich am Schluss ein entsprechend scharfes Bild (Struktur) belichten.
Es ist in meinen Augen eine schönes Gegenargument auf den angeblichen Ausverkauf der technologischen Kompetenz nach Asien oder Amerika.

 

[PS828]

Auch die Größe dieser Geräte ist beachtlich. Ein großer Schiffskontainer oder ein Gelenkbus sind gute Vergleiche. Dazu Preise von 100 bis 120 Mio pro Maschinchen.

Die werden ja auch extra eingeflogen und vor Ort entgültig kalibriert. Wie viele Geräte in reinräumem haben die außerdem entkoppelte Fundamente mit extra Dämpfung. Sehr aufwändig das alles

 

[jemandanders]

Toller Artikel. Vielen Dank.
Ich muss aber doch schon bei gefühlt jedem zweiten Satz überlegen. Wie funktioniert das jetzt? Wie meint er das jetzt?
Aber schöner Input.
Werde ich mir später noch mal in Ruhe durchlesen.

Mal noch eine Frage:
Was ist mit Ebenmäßigkeit < 0,5% gemeint?
Die Schichten werden aufgedampft.
Von welcher Stärke spricht man dann? 0,5-1 µm? nm?
Davon dann 0,5%