News EUV-Lithografie: ASML NXE:3400C belichtet 2.000 DRAM-Wafer pro Tag

[v_ossi]

Ist denn die Belichtung eigentlich der Flaschenhals bei der Fertigung? Oder geht es eher darum, mit weniger Maschinen mehr Output zu generieren?[...]

Das Eine bedingt in gewisser Weise das Andere. @PS828 hat das in seinen Beiträgen ja schon beschrieben, aber um es mal anders zu formulieren:

Wenn man sich mit der klassischen Belichtung zu immer kleineren Strukturbreiten hinarbeitet, braucht man zunehmend mehr 'Tricks', technische Kniffe, und letztendlich schlicht mehr Schritte um zum Ziel zu kommen. Jeder Schritt braucht seine Zeit und ist in sich wieder eine potenzielle Fehlerquelle.

Intels berühmt, berüchtigter 10nm Prozess sieht (oder sah? Da wurde ja angeblich einiges geändert/optimiert) z.B. Vierfachbelichtung in einigen Layern vor, bei der jeder Schritt Zeit kostet und das Potential hat, wieder kritische Fehler hervorzurufen.

Mit EUV spart man sich einen guten Teil der "Tricks", weil man (Achtung, abstrakter Vergleich) )nicht mehr so lange mit Wachsmalkreide drüber malt, bis das richtige stehen bleibt, sondern man endlich den Bleistift hat um gezielt beim ersten Durchgang das zu zeichnen, was man haben will.

Bloß ist dieser Bleistift eben eine große, teure und schwer herzustellende EUV Lithografie Anlage.

 

[lynx007]

Ist denn die Belichtung eigentlich der Flaschenhals bei der Fertigung? Oder geht es eher darum, mit weniger Maschinen mehr Output zu generieren?

Bislang ist die Chipfertigung für mich wie eine Wunderbox, was und wie es abläuft bleibt verborgen. Einen kleinen recht allgemein gehaltenen Artikel über Chipfertigung lüftet noch nicht so ganz das Thema.

So langsam wird es zum Flaschehals, ja. Die klassische Fertigung wird immer Aufwändiger und benötigt immer mehr Zwischenschritte, Masken und Tricks um auf noch kleinere Strukturen zu kommen. Wie lange warten wir jetzt schon zb auf Intels 10nm

EUV spart man sich halt viele dieser Schritten wieder. Dafür ist aber EUV halt noch etwas teuer, wehalb man vorerst nur einzelne Schritte mit EUV macht. Damit zb EUV funktionerit braucht muss alles in einem absolutem Vakum geschehen. Ein andere kostenfaktor ist das man mit Spiegeln arbeiten muss, weil bei der Wellenlänge Linsen nicht mehr funktionieren. Diese Spiegel müssen immer wieder von Rückständen des Plasmas gereinigt, welches der Erzeugung der EUV Starhlung anfällt.

So ein Gerät ist natürlich um einiges Aufwändiger als ein klassiches Belichtungssystem im Gesamten. Umgekehrt braucht man aber beim klassichen so viele einzel Schritte wo auch etwas schiefgehen kann oder den Prozess kosten aufwänder macht, das sich halt so langsam EUV halt wieder lohnt. Darum redet man ja auch schon seit 10 Jahren über EUV, findet aber erst Heute seinen ersten Einsatz in Produkten für den Konsumentenbereich.


https://de.wikipedia.org/wiki/Fotolithografie_(Halbleitertechnik)

 

[PS828]

So, wie versprochen, ein Abdruck des Dies mit den Kondensatoren und ein Bild des Wafers. Aufgrund der hochspiegelnden Oberfläche schwer zu fotografieren ohne dass die umgebung den Blick auf die Struktur verhindert die kleinsten Strukturen sind zwar mit 3 Mikrometer nahezu riesig. Aber ohne Tricks kann man auch hier schon bei den kleinsten gewisse Fehler erkennen. Die Bilder davon hat leider mein Kollege. Aber ich denke als Einblick reichts.

 

[itm]

Apropos EUV bzw. der Verzicht auf EUV war nicht reinzufällig der Grund weswegen wir heute immer noch außer dem teildefekten Canon Lake 8th Gen SoC Core i3 von Intel in Sachen 10nm gesehen haben?

Wenn dadurch die Speicherdichte steigt und bezahlbar bleibt...

 

[Influenca]

Ist denn die Belichtung eigentlich der Flaschenhals bei der Fertigung? Oder geht es eher darum, mit weniger Maschinen mehr Output zu generieren?

Bislang ist die Chipfertigung für mich wie eine Wunderbox, was und wie es abläuft bleibt verborgen. Einen kleinen recht allgemein gehaltenen Artikel über Chipfertigung lüftet noch nicht so ganz das Thema.

Derzeit ist die Belichtung der Flaschenhals, ja. Aber in den nächsten paar Jahren wird eher das Silizium zum Flaschenhals, bzw. ist es schon.

Es gibt paar gute Videos auf YouTube die das Thema Chipherstellung befassen, damit man eine visuelle Vorstellung hat. Ansonsten muss man echt viel lesen.
Die Fertigung an sich ist „simpel“, man „schichtet“ verschiedene Metalle/Halbmetalle Ebene für Ebene, ätzt zwischendurch wieder was weg, erzeugt eine neue Schicht usw usw.

Die wahre Wunderbox ist das Gerät was das ermöglicht Eben diese EUV-Anlagen.

 

[Vanoncam]

Ahh endlich die Antwort auf meine Frage, wie es mit den Marketingbegriffen der Strukturbreite nach 3nm weiter geht. Auf der roadmap ist von 1,7nm die rede! Und ich dachte sie verwenden dann irgendwann 1000 pikometer...

 

[incurable]

Apropos EUV bzw. der Verzicht auf EUV war nicht reinzufällig der Grund weswegen wir heute immer noch außer dem teildefekten Canon Lake 8th Gen SoC Core i3 von Intel in Sachen 10nm gesehen haben?

Nein, für den geplanten Start der 10nm Fertigung gab es keine in der Massenproduktion sinnvoll einsetzbaren EUV Scanner, also war EUV für die Entwicklung außen vor.

Und wenn ASML jetzt für 2023 Scanner ankündigt, die hoffentlich endlich einen vernünftigen Durchsatz erlauben werden, kann man sich vorstellen, wie viel Entwicklung dort noch bis zur Serienreife (und damit Einbindung in der Fertigung) vor ihnen und den Prozesskunden liegt.

 

[makus]

Frechheit was solche Belichtungsmaschinen kosten! Für eine Beleuchtungsmaschine verlangt ASML 100 Millionen Euro. Sind da Goldbarren verbaut? So groß wie ein Container gerade mal. Viel zu teuer.

 

[PS828]

Was bei 10 nm nicht klappt bei Intel weiß nur Intel selbst. Aber ich vermute die Threshholdvarianz der hergestellten Transistoren ist zu groß, was zu schlechten Eigenschaften des Chips führt. Könnte daran liegen dass die Masken mehrfach belichtet werden müssen mit klassischer Belichtung und das eben was Prozesssteuerung und Kontrolle angeht sehr schwer wird. Aber sind alles nur Mutmaßungen auf basis häufig auftretender Probleme beim CMOS Prozess

 

[lynx007]

Apropos EUV bzw. der Verzicht auf EUV war nicht reinzufällig der Grund weswegen wir heute immer noch außer dem teildefekten Canon Lake 8th Gen SoC Core i3 von Intel in Sachen 10nm gesehen haben?

Wenn dadurch die Speicherdichte steigt und bezahlbar bleibt...

Jein.
Das hat sich ein bisl überschritten. Sie wollten in der conventionellen Fertigung gleich mehrer Verbesserung Integrieren, die man eigentlich über 2 Generationen in einer einzigen Generation schaffen. Haben aber genau das gegenteil errreicht, weil die Ausbeute mehr als unzufriedenstellend war und damit auch nicht genügend Chips liefern. Das Problem lies sich nicht beheben und so musst schon auf 10nm umgerüstete Fabs auf 14nm zurückgerüstet werden um die Kunden bedienen zu können.

Also gleich 2 Schritte in einem.... Das hat aber nie zufriedenstellend funktioniert. So das man gezwungen war 1,5 Schritte zurück zu machen.

Mann wollte halt mit EUV so weit nach hinten schieben wie es geht, weil es scheint halt noch immer sehr sehr teuer zu sein. Jetzt ist ja EUV mit 7nm und 10++ für 2021 geplannt.
https://www.heise.de/newsticker/meldung/Intel-plant-7-nm-Chips-ab-2021-4418708.html

Ergänzung (17. Juli 2019)

Frechheit was solche Belichtungsmaschinen kosten! Für eine Beleuchtungsmaschine verlangt ASML 100 Millionen Euro. Sind da Goldbarren verbaut? So groß wie ein Container gerade mal. Viel zu teuer.

Wo bekommen Sie den so etwas günstiger?

Es gibt halt keinen der bessere und günstigere Belichtungsmaschienen anbieten kann, korregiert mich wen ich mich irre. Und das ist halt Hochtechnologie am Limit. Auch da korregiert mich bitte, aber mit knap 10% Marge am Gesamsumsatz von von ASMLm für nen Markführer finde das schon sehr Human. Die Spiegel sind von Zeis, vermutlich weil das auch nicht jeder andere Optiker so gut hinbekommt wie die.

Und was wollen Sie mit Gold? Gold können Sie weder Essen noch arbeit Gold wirklich für Sie. Lieber würde da mein Kapital in Aktien von ASML stecken . Gerade jetzt wo doch jeden einfällt das es ohne EUV nicht weiter geht. Und Zeis scheint es auch damit sehr gut zu gehen. Viel besser als alles in Gold zu stecken.

https://www.finanzen.net/nachricht/...bestaetigt-ausblick-bleibt-vorsichtig-7721987

https://www.finanzen.net/aktien/carl_zeiss_meditec-aktie

 

[anexX]

Frechheit was solche Belichtungsmaschinen kosten! Für eine Beleuchtungsmaschine verlangt ASML 100 Millionen Euro. Sind da Goldbarren verbaut? So groß wie ein Container gerade mal. Viel zu teuer.

Tja, da es sich halt mit en paar in Reihe geschalteten Nachttischlampen nicht machen lässt und es auch sonst ein konkurrenzloser Markt ist würde ich mal sagen kann ASML verlangen whatever they desire.

 

[UrlaubMitStalin]

1,5nm.... Krasse Kacke...
Mal so nebenbei... ein Silizium-Atom ist ca. 0,1nm breit... das sind also 15 Silizium-Atom breite Strukturen.

 

[PS828]

Die beworbenen Strukturbreiten sind eher eine dichteangabe für die schaltungen pro Fläche. Eine direkte Angabe für die Größe lässt sich nicht festlegen da die einzelnen Komponenten eines Transistors unterschiedlich groß sind. Das reicht von 1 nm dicken Diffusionsbarrieren bis hin zu mehreren hundert Nanometer dicken metalisierungsebenen in den oberen Schichten. Und dank Atomlagenabscheidung (ALD) ist man in der Lage perfekt orientierte einzelne Automlagen abscheiden zu können, auch mit komplexen Verbindungen. Dieses Tool wird noch lange für Innovation in diesem Bereich sorgen.

 

[Haxor]

https://www.finanzen.net/aktien/carl_zeiss_meditec-aktie

Das ist nur eine Tochtergesellschaft. Carl Zeiss selbst ist leider nicht börsennotiert, sondern vollständig in der Hand der Nachfahren des Firmengründers...

 

[nyster]

Bislang ist die Chipfertigung für mich wie eine Wunderbox, was und wie es abläuft bleibt verborgen. Einen kleinen recht allgemein gehaltenen Artikel über Chipfertigung lüftet noch nicht so ganz das Thema.

Das ganze ist nach außen schwer zu erklären und Zeitaufwändig man könnte hier spezialartikel verfassen und das ganze mal von vorne bis hinten aufrollen, aber da werden 20 Seiten Text nicht reichen

Es gibt zwei gute Videos aus den Neunzigern dazu die den grundsätzlichen Ablauf zeigen und erklären:

Silicon Run I
Silicon Run II (Zeitmarke nach Intro)

So wie ich das verstehe, hat sich zwar viel bei der Technik getan, aber die grundlegenden Schritte sind die gleichen.

 

[scrizzlez]

Im Grunde genommen werden zur Belichtung Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von 13,7 nm eingesetzt welche durch ein System von Bragg-spiegeln entsprechend gelenkt und konzentriert werden. Das Hauptproblem bei dieser Technik ist dass die Spiegel schwer zu bauen sind, da Röntgenstrahlen sich nur schwer manipulieren lassen und es keine linsensysteme dafür gibt.

Ich hoffe das ist ok, wenn ich hier mal ein paar Korrekturen vornehme!
Bei der verwendeten Wellenlänge (13,5 nm) handelt es sich noch nicht um Röntgenstrahlung (<10 nm) sondern noch um UV-Strahlen (EUV = extrem ultra violet) das Problem bei diesen Wellenlängen ist nicht generell, das keine Linsensysteme existieren, sondern dass Linsen die Strahlung absorbieren, weshalb nur mit Spiegeln gearbeitet werden kann. Auch diese absorbieren die Strahlung zu großen Teilen, weshalb sehr leistungsstarke Strahlungsquellen benötigt werden. Ebenso fällt mit der Verwendung von Spiegeln statt Linsen die numerische Apertur des Abbildungssystems, was einen negativen Einfluss auf minimale Strukturgrößen hat. Das ist aber akzeptabel, da die starke Verringerung der Wellenlänge den umgekehrten Effekt hat.

 

[PS828]

Ich hoffe das ist ok, wenn ich hier mal ein paar Korrekturen vornehme!
Bei der verwendeten Wellenlänge (13,5 nm) handelt es sich noch nicht um Röntgenstrahlung (<10 nm) sondern noch um UV-Strahlen (EUV = extrem ultra violet) das Problem bei diesen Wellenlängen ist nicht generell, das keine Linsensysteme existieren, sondern dass Linsen die Strahlung absorbieren, weshalb nur mit Spiegeln gearbeitet werden kann. Auch diese absorbieren die Strahlung zu großen Teilen, weshalb sehr leistungsstarke Strahlungsquellen benötigt werden. Ebenso fällt mit der Verwendung von Spiegeln statt Linsen die numerische Apertur des Abbildungssystems, was einen negativen Einfluss auf minimale Strukturgrößen hat. Das ist aber akzeptabel, da die starke Verringerung der Wellenlänge den umgekehrten Effekt hat.

Dennoch kann man bei Wellenlängen dieser größe schon von röntgenquanten sprechen. Ich weis nicht wo du da die Grenze ziehst aber grade bei der Bestimmung von kristallstrukturen und der röntgenrefraktometrie werden Wellenlängen von 3-6 nm eingesetzt und das sind dann eindeutig Röntgenstrahlen. Ob das bei 13,5 groß anders ist zweifle ich mal an, hier gibt es ja auch einen fließenden Übergang und ja du hast recht das mit der apertur hab ich raus gelassen weil ich mich Kurzfassen wollte. Es bleibt ja so dass Linsensysteme für solche Wellenlängen nicht sinvoll Umsetzbar sind, da man ja schon bei der klassischen Lithographie auf CaF2 setzt, um Verluste auszugleichen. Das wird bei einem Zehntel der Wellenlänge ja nicht besser.

 

[Unnu]

Hat ASML denn überhaupt noch Konkurrenz?
Und falls ja wo und wen?
Mir kommt das so vor, als ob da ein perfektes Monopol entstanden ist, an dem (fast?) die komplette neue Hcoh-Technologie hängt.
Und wenn die NL dann in ein paar Jahren absaufen aufgrund des Meerespiegelanstiegs, dann wird's spannend.

 

[UweW.]

Frechheit was solche Belichtungsmaschinen kosten! Für eine Beleuchtungsmaschine verlangt ASML 100 Millionen Euro...Viel zu teuer.

Fehlt da ein Smilie?
Mit klassischen Mask-Alignern (z.B. Süss), Direkt-Waferbelichter (Heidelberg-Instruments) oder Steppern (z.B. Canon) kommst du an solche Strukturbreiten nicht ran.
Gründe ein Startup, baue die ASML-Belichter zum halben Preis und die Fabs reissen dir die Dinger aus den Händen. Und wir sind dir alle dankbar, da das die Kosten nachhaltig senkt und die Chips hoffentlich günstiger an den Endkunden abgegeben werden.

 

[incurable]

Hat ASML denn überhaupt noch

Nein.

(Wobei es mit TSMC, Samsung und Intel auch nur noch drei potenzielle Abnehmer für EUV Scanner gibt, deshalb ja hier der Push vielleicht noch ein paar Geräte, die offenbar für Intel nicht sinnvoll in der Produktion einsetzbar sind, im DRAM-Bereich zu platzieren.)