ASML heeft de hoop nog niet opgegeven dat EUV-lithografie op het 10-nanometerknooppunt in gebruik wordt genomen, maar anders is er altijd immersie nog.
Waar EUV-lithografie zich maar moeilijk laat temmen, heeft immersie nog wel eens verrassingen in petto, zelfs voor ASML. ‘Ik moet toegegeven dat we twaalf tot achttien maanden geleden geen idee hadden dat deze machine zo goed zou zijn’, zei CEO Peter Wennink over de nieuwste immersietool uit Veldhoven, de NXT:1970C. ASML verkocht er vorig jaar vijf van en heeft er nog veertien in het orderboek staan.
De NXT:1970C is het alternatief dat ASML zijn klanten aanreikt nu EUV-technologie nog altijd niet volwassen is. Chipbedrijven die aan het front opereren, belopen daarom twee parallelle routes naar 10-nanometerchips: ofwel via multipatterning met gepimpte immersietechnologie, ofwel met EUV. Deze strategie ‘voorkomt vertraging van de wet van Moore’, aldus Wennink.
De immersieroute is het veiligst maar waarschijnlijk ook het duurst vanwege de extra tijd die wafers in de scanner spenderen wanneer een of meerdere lagen in meerdere belichtingsstappen worden opgebouwd. Daardoor zijn er meer machines nodig om evenveel wafers per uur te verwerken als in een ‘single patterning-situatie’.
Om de pijn te verzachten, heeft ASML in de NXT:1970C de doorvoersnelheid opgevoerd naar 250 wafers per uur. Ook biedt het een suite van zogenaamde ‘holistische’ uitbreidingen aan die het leven van de lithografen makkelijker maakt, al worden ze steeds vaker noodzaak naarmate de IC-structuren kleiner worden. De verdiensten uit dit soort opties laten dan ook een stijgende lijn zien: vorig jaar waren ze al verantwoordelijk voor ongeveer een tiende van de omzet.
Productie van 10-nanometerchips met multipatterning staat of valt ten slotte bij de overlay die scanners halen, oftewel hoeveel verschillende belichtingen onwillekeurig ten opzichte van elkaar zijn verschoven. Vanzelfsprekend is slechts een zeer beperkte verschuiving toelaatbaar. De overlay van de NXT:1970C bedraagt minder dan twee nanometer.
Aandurven
De pr voor de nieuwste immersiescanner ten spijt, kreeg Wennink de meeste vragen over EUV. Dat had alles te maken met een opmerking van TSMC een week eerder. De foundry liet toen doorschemeren voor de veilige immersieroute te gaan kiezen om 10-nanometerchips te produceren, waardoor altijd op de loer liggende twijfels over EUV weer even hun kans roken. Wennink suste dat TSMC toch EUV in gebruik zou nemen als deze technologie aan gestelde eisen voldoet. De Taiwanezen hebben dat inmiddels bevestigd.
Ironisch genoeg is juist TSMC al voortvarend aan de slag met EUV. In Taiwan worden inmiddels wafers belicht met de NXE:3300B, de laatste preproductie-editie van EUV-scanners die ASML maakt. Van de elf die daarvan zijn besteld, zijn er drie afgeleverd. Met de assemblage van de eerste echte productiemachine, de NXE:3350, is ASML het afgelopen kwartaal begonnen.
Ook over de vermaledijde EUV-bron was er vooruitgang te melden. ASML weet nu onder realistische omstandigheden vijftig wafers per uur te belichten met een bron van ongeveer zeventig watt. ‘Als we nooit verder dan dit zouden komen, dan is het economisch gezien goed genoeg voor productie van de meest complexe lagen’, zei technisch topman Martin van den Brink. De doelstelling voor dit jaar blijft niettemin zeventig wafers per uur, waarvoor circa 105 watt is vereist.
De CTO lijkt met de recent geboekte vooruitgang echter weinig twijfels meer te hebben dat ASML dat target gaat halen. Grootste probleem was namelijk niet het opwekken van meer vermogen, maar om het systeem stabiel en de collectiespiegel schoon te houden. De recente ontwikkelingen bevestigen voor Van den Brink dat ASML deze laatste twee factoren nu goed genoeg in de hand heeft om het vermogen verder op te schalen zonder dat de tool continu uit moet worden gezet voor onderhoud. De uptime van de bron blijft vooralsnog industrieel ontoereikend, erkent Van den Brink, maar is ‘wel goed genoeg om er vertrouwen in te hebben dat we ermee vooruit kunnen’.
ASML’s klanten zullen niet eerder dan deze zomer en niet veel later dan eind dit jaar moeten besluiten of zij EUV aandurven op het 10-nanometerknooppunt.