Het artikel belicht de historische overgang binnen de chipindustrie naar immersielithografie. Rond het jaar 2000 liep de industrie vast bij de overstap naar 157-nanometer lithografie door technische beperkingen (dubbelbreking) van calciumfluoride-lenzen.
De Doorbraak ASML-onderzoeker Jan Mulkens realiseerde zich dat het toevoegen van een laag gezuiverd water tussen de lens en de wafer (immersie) de resolutie van bestaande 193-nanometer systemen kon verbeteren. Dit stelde chipmakers in staat om transistoren verder te verkleinen zonder alle bestaande optica en maskers te hoeven vervangen.
Technische Uitdagingen en Oplossingen De implementatie verliep niet zonder problemen; bellen en waterdruppels veroorzaakten defecten op de wafers. Door samenwerking met professor Detlef Lohse van de Universiteit Twente ontwikkelde ASML de 'immersion hood', een mechanisme dat de plas water beheerst, waardoor de productiviteit steeg en defecten drastisch afnamen.
Evolutie naar NXT Na het succes van de XT-serie introduceerde ASML het NXT-platform. Dit platform maakte gebruik van magnetisch leviterende wafer-stages voor extreme precisie en hogere snelheden, wat essentieel was voor de kostenefficiëntie van 'multi-patterning' technologie bij nodes onder de 32 nanometer.
Huidige Status Immersielithografie blijft relevant met systemen zoals de NXT:2100i. De focus is verschoven naar het optimaliseren van de prijs-kwaliteitsverhouding en productiviteit, waarbij moderne systemen in staat zijn om meer dan 6.000 wafers per dag te verwerken.
Hoe immersielithografie de wet van Moore redde
Na meer dan 70 jaar van onophoudelijke innovatie om kleinere, betere en goedkopere chips te produceren, bereiden de meest geavanceerde chipmakers ter wereld zich momenteel voor op de massaproductie van chips op het 3-nanometerprocesknooppunt. Maar wist u dat het vermogen van de industrie om steeds fijnere circuits op silicium te maken bijna tot stilstand kwam bij de drempel van 65 nanometer – als er geen plasje water was geweest? Lees verder om de inspirerende geschiedenis achter onze immersie-DUV-lithografiesystemen te ontdekken.
Het risico van krimp
In het begin van de jaren 2000 werkte de chipindustrie aan een overgang van lithografie met argonfluoride (ArF) lichtbronnen op 193 nanometer naar lithografie met fluor (F2) lichtbronnen op 157 nanometer. Net zoals een kunstenaar die een preciezer en gedetailleerder beeld wil tekenen door een marker te vervangen door een fineliner, was deze significante verschuiving naar een kleinere golflengte de hoop van de industrie om transistoren verder te verkleinen en meer rekenkracht en geheugenfuncties op een chip mogelijk te maken. Echter, in een onverwachte wending die het risico illustreert van het pushen van engineering tot het uiterste, waren de natuurwetten het er niet mee eens.
Terwijl de techniek voor de eerste 157-nanometer lithografiesystemen werd ontwikkeld, werd het gebruik van calciumfluoride-lenzen als nieuw type optica in deze systemen beschouwd als uitdagend maar haalbaar. Beeldexperimenten op daadwerkelijke prototype-lithografiesystemen onthulden echter significante effecten van dubbelbreking. Erger nog, dit effect was inherent aan calciumfluoride en overschreed de beeldspecificaties ruimschoots. De chipindustrie liep tegen een muur aan; de voor de hand liggende roadmap voor lithografie leek volledig tot stilstand te zijn gekomen.
Een plasje water, een kwestie van lot
In december 2001 woonde ASML-onderzoeker Jan Mulkens (nu een ASML Fellow) een industrieconferentie over 157-nanometer lithografie bij in de Verenigde Staten, waar professionals uit de sector samenkwamen om potentiële vervolgstappen te bepalen. Hun discussie richtte zich op het toevoegen van een laag gezuiverd water onder de lens om de resolutie te verscherpen. Dit is een optisch fenomeen dat voor het eerst werd ontdekt en benut door microscoop-pioniers Robert Hooke en Antoni van Leeuwenhoek, en in de jaren 80 voor het eerst door IBM werd beschreven voor gebruik in lithografie.
Jan en zijn collega's realiseerden zich dat deze optische techniek de 193-nanometer lithografie verder kon uitbreiden, waardoor de prangende uitdaging om de 157-nanometer lithografie te repareren, werd omzeild. Bovendien konden door het gebruik van water als optisch medium alle bestaande optica, maskers en fotoresists blijven worden gebruikt. Dit was de beste kans om de wet van Moore in stand te houden.
Het bekijken van een object door water zorgt ervoor dat het object groter lijkt. "Licht projecteren door zeer gezuiverd water zou het mogelijk maken om significant kleinere chipstructuren te printen, omdat de vloeistof het ontwerp van een optische lens toelaat die de fijne patronen op de wafer nauwkeuriger afbeeldt," legt Jan uit. "Maar toen we voor het eerst dachten aan het gebruik van dit principe in een lithografiemachine, vonden mensen dat vreemd. Water werd geassocieerd met spatten, druppels en bellen – zou dat echt werken in een complex en uiterst nauwkeurig beeldsysteem?" Het introduceren van water in een systeem, waarbij het niet zomaar veilig door een slang kon stromen, leek een onmogelijke taak.
Bij terugkomst op het ASML-hoofdkantoor in Veldhoven verzamelde Jan een klein team, overtuigd dat concurrenten snel zouden volgen. Om deze kans te grijpen, moesten ze snel handelen. Met een gevoel van urgentie begon Jans team met het definiëren en testen van enkele basisconcepten voor immersie. "Toen we de basis haalbaarheid van immersielithografie aantoonden via een reeks experimenten en conceptuele ideeën voor de systeemarchitectuur, kregen we groen licht om ons concept op te schalen naar een prototype-systeem op volledige grootte met een team van 20 collega's," herinnert Jan zich.
Drie voordelen die het immersieprogramma van ASML versnelden
Het team maakte snelle progressie dankzij het TWINSCAN-platform. Onze systemen waren in staat om twee dingen tegelijk te doen dankzij de eigen dual-stage architectuur: één stage mat de positie van de wafer voor nauwkeurige uitlijning en focus, terwijl de andere stage zich precies onder de lens bewoog om het patroon op de wafer af te beelden. Tijdens het schetsen van de dual-stage architectuur van een immersiesysteem realiseerde Jans team zich dat chipmakers de resolutieverbeteringen van immersielithografie op één stage konden benutten, terwijl ze op de andere stage konden doorgaan met onze bewezen droge metrologie, wat resulteerde in een win-win situatie.
Een ander voordeel was onze nauwe samenwerking met ZEISS. Parallel aan de adoptie van de architectuur in Veldhoven, ontdekten optisch ontwerpers van ZEISS in Oberkochen, Duitsland, hoe ze een gewone lens licht konden aanpassen zodat deze in immersielithografie kon worden gebruikt. Hierdoor kregen chipmakers de kans om vroege immersiesystemen snel te testen in hun pilot-fabs, terwijl ze zich voorbereidden op grootschalige chipfabricage met de nieuwe technologie.
Immersie-DUV-systemen verschillen van droge systemen doordat ze een laag water tussen de lens en de wafer bevatten.
Ten slotte bood ons ecosysteem nog een voordeel: onze langdurige researchpartner Philips Research had een optische opnametechnologie met hoge dichtheid ontwikkeld die gebruikmaakte van een immersielens. Hun expertise op het gebied van onderzoek en engineering werd ingezet bij de ontwikkeling van het technische concept voor een lithografiesysteem dat water onder de lens kon bewegen en vasthouden.
Tegen het najaar van 2003 kon het immersieteam concrete beeldfuncties demonstreren op het ASML-prototypesysteem, genaamd de TWINSCAN AT:1150i. "De prototype-resultaten veranderden de lithografie-roadmap bijna onmiddellijk," zegt Jan. "We definieerden in een zeer korte tijd een reeks nieuwe lithografiesystemen die direct inspeelden op de resolutiestrijd van de chipindustrie."
In december van datzelfde jaar kondigden we publiekelijk het eerste immersielithografiesysteem ter wereld aan, de TWINSCAN XT:1250i. Dit pre-productiesysteem combineerde de verbeterde resolutie en scherptediepte van immersielithografie met de precisie van droge lithografie op de XT, een veel compacter platform.
Het beheersen van de lastige plas
Hoewel we enorme progressie hadden geboekt, was immersielithografie nog niet geheel uit de wind. Het moest nu worden voorbereid op massaproductie. Defecten vormden een reële bedreiging voor de economische haalbaarheid van vroege immersiesystemen; elke fout in het reproduceren van het geometrische patroon van het masker op de siliciumwafer zou leiden tot rendementsverlies (yield loss), wat de belangrijkste prestatie-indicator is in het massaproductieproces van een chipmaker.
Het toevoegen van een plasje water aan een hogesnelheids-stage introduceerde twee nieuwe potentiële bronnen van defecten:
- Er konden bellen onder de lens ontstaan, wat de beeldprestaties verslechterde.
- Ontsnapte waterdruppels konden oncontroleerbaar reageren met de lichtgevoelige coating op de wafer.
Het was geen optie om de systemproductiviteit te offeren door de wafer-stage te vertragen; dit zou het systeem onbetaalbaar maken. Om het gedrag van de plas beter te begrijpen en manieren te vinden om deze te beheersen, maakte ASML opnieuw gebruik van ons uitgebreide academische netwerk. Professor Detlef Lohse, een Duitse onderzoeker in vloeistofdynamica en mechanica aan de Universiteit Twente, wijdde aanzienlijke tijd en energie aan het verdiepen van onze kennis over de fundamentele fysica achter immersielithografie.
Dit verbeterde begrip inspireerde engineering-ideeën van ons Research and Development team en onze high-tech supply chain. Het team wist de oplossingsruimte zodanig te vernauwen dat ze een basis mechanisme konden identificeren: de 'immersion hood'. Dit nieuwe onderdeel van het lithografiesysteem vormde een ring rond het laatste lenselement om de plas te beheersen. "In de jaren die volgden konden basisprototypes worden getest, werd het beste concept geïndustrialiseerd en stelde dit ons uiteindelijk in staat om de snelheid van de wafer te verdrievoudigen terwijl we de defectiviteit met een factor tien verminderden," zegt Jos Benschop, Senior Vice President of Technology bij ASML. Tegen eind 2004 had TSMC de eerste volledig functionele 90-nanometer node chips aangekondigd die waren gefabriceerd met onze vroege immersiesystemen.
Tegen 2006 hadden we de XT:1700Fi gelanceerd, waarmee immersielithografie in volumeproductie ging. De numerieke apertuur van het nieuwe systeem steeg van 0,93 naar 1,2, waardoor de vermeende pre-immersiebarrière van 1,0 werd doorbroken en er een levensvatbaar pad ontstond om transistoren verder te verkleinen voorbij de 65-nanometer node. De recordbrekende beeldprestaties van het systeem stelden chipmakers in staat de resolutie met 30% te verbeteren – de grootste verbetering in decennia – terwijl de systemproductiviteit steeg naar 122 wafers per uur, wat destijds eveneens een record was.
Vervolgens volgden verdere verfijningen en nieuwe systemen, die de beeldprestaties en systemproductiviteit verder verhoogden, waardoor chipmakers de wet van Moore konden bijbenen en hun roadmaps konden versnellen.
Multi-patterning en het ultieme immersieplatform
Hoewel immersielithografie leidde tot significante resolutiewinsten, zette de wet van Moore onverminderd door. Chipmakers realiseerden zich al snel dat er een nog scherpere beeldvorming nodig was om hun roadmaps naar de 32-nanometer node en verder te realiseren. Ze begonnen te experimenteren met verschillende soorten multi-patterning technologie, waarbij meerdere eenvoudigere, in elkaar gevlochten patronen werden belicht om één complex laagpatroon te creëren.
"Multi-patterning was een fundamentele verandering voor lithografie," merkt Jos op. "Plotseling werd overlay, in plaats van beeldresolutie, de kritische parameter om krimp mogelijk te maken. De extra kosten van multi-patterning maakten het essentieel om de productiviteit van immersiesystemen te verhogen, zodat krimp kosteneffectief bleef."
Dit is waarom we begonnen met de ontwikkeling van het NXT-platform, de opvolger van het compacte XT-platform. Door gebruik te maken van magnetisch leviterende wafer-stages en een positiemeting-systeem op basis van encoders in plaats van interferometers, maakte het platform een veel preciezere positionering van de stages mogelijk bij hogere snelheden, evenals snellere stage-swapping. In een industrie waar tijd geld is, zorgde ons vermogen om de snelheid van het NXT-platform te combineren met de resolutie van immersielithografie ervoor dat het marktaandeel van het NXT-platform kon blijven groeien. De TWINSCAN NXT:1950i werd in 2008 geïntroduceerd voor gebruik in de massaproductie van de 32-nanometer node, en inspireerde snel de ontwikkeling van een reeks systemen voor sub-32-nanometer nodes, waaronder de NXT:1960i, NXT:1965i, NXT:1970i en NXT:1980i.
Immersielithografie blijft innovatie stimuleren
Momenteel is het NXT-platform verantwoordelijk voor ongeveer 80% van de meer dan 1.100 immersiesystemen die tot nu toe zijn geleverd. De marktvraag naar immersiesystemen is historisch hoog en zal naar verwachting na 2023 sterk blijven. Onze meest recente NXT-immersiescanner, de NXT:2100i, die eind vorig jaar werd uitgebracht, demonstreert de onvermoeibare inzet van onze engineers om deze technologie vooruit te stuwen. Dankzij een lensaanpassingssysteem beschikt het over beeldmogelijkheden van de volgende generatie en wordt het momenteel gebruikt in de meest geavanceerde chipnodes bij toonaangevende chipmakers wereldwijd.
Over het geheel genomen is de productiviteit van NXT-immersiesystemen in de afgelopen negen jaar meer dan verdubbeld, waarbij de nieuwste systemen in staat zijn om meer dan 6.000 wafers per dag te verwerken. Dit vertaalt zich in een goede prijs-kwaliteitsverhouding voor chipmakers.
Het is geen overdrijving om te zeggen dat bedrijven, om concurrerend te blijven in het semiconductor-landschap, de unieke uitdaging van de industrie moeten begrijpen en beantwoorden: het aanpakken van technologische complexiteit terwijl de betaalbaarheid van de productie wordt gegarandeerd. Dit is een fundamentele benadering geweest die ons altijd heeft geleid bij het tot stand brengen van immersielithografie. Hoewel de uitdagingen van de technologie in de loop der tijd zijn geëvolueerd, blijft onze focus op de productiviteit en betaalbaarheid van immersie voor chipmakers en de industrie als geheel ongewijzigd.
Hoe immersielithografie de wet van Moore redde
Na meer dan 70 jaar van onophoudelijke innovatie om kleinere, betere en goedkopere chips te produceren, bereiden de meest geavanceerde chipmakers ter wereld zich momenteel voor op de massaproductie van chips op het 3-nanometerprocesknooppunt. Maar wist u dat het vermogen van de industrie om steeds fijnere circuits op silicium te maken bijna tot stilstand kwam bij de drempel van 65 nanometer – als er geen plasje water was geweest? Lees verder om de inspirerende geschiedenis achter onze immersie-DUV-lithografiesystemen te ontdekken.
Het risico van krimp
In het begin van de jaren 2000 werkte de chipindustrie aan een overgang van lithografie met argonfluoride (ArF) lichtbronnen op 193 nanometer naar lithografie met fluor (F2) lichtbronnen op 157 nanometer. Net zoals een kunstenaar die een preciezer en gedetailleerder beeld wil tekenen door een marker te vervangen door een fineliner, was deze significante verschuiving naar een kleinere golflengte de hoop van de industrie om transistoren verder te verkleinen en meer rekenkracht en geheugenfuncties op een chip mogelijk te maken. Echter, in een onverwachte wending die het risico illustreert van het pushen van engineering tot het uiterste, waren de natuurwetten het er niet mee eens.
Terwijl de techniek voor de eerste 157-nanometer lithografiesystemen werd ontwikkeld, werd het gebruik van calciumfluoride-lenzen als nieuw type optica in deze systemen beschouwd als uitdagend maar haalbaar. Beeldexperimenten op daadwerkelijke prototype-lithografiesystemen onthulden echter significante effecten van dubbelbreking. Erger nog, dit effect was inherent aan calciumfluoride en overschreed de beeldspecificaties ruimschoots. De chipindustrie liep tegen een muur aan; de voor de hand liggende roadmap voor lithografie leek volledig tot stilstand te zijn gekomen.
Een plasje water, een kwestie van lot
In december 2001 woonde ASML-onderzoeker Jan Mulkens (nu een ASML Fellow) een industrieconferentie over 157-nanometer lithografie bij in de Verenigde Staten, waar professionals uit de sector samenkwamen om potentiële vervolgstappen te bepalen. Hun discussie richtte zich op het toevoegen van een laag gezuiverd water onder de lens om de resolutie te verscherpen. Dit is een optisch fenomeen dat voor het eerst werd ontdekt en benut door microscoop-pioniers Robert Hooke en Antoni van Leeuwenhoek, en in de jaren 80 voor het eerst door IBM werd beschreven voor gebruik in lithografie.
Jan en zijn collega's realiseerden zich dat deze optische techniek de 193-nanometer lithografie verder kon uitbreiden, waardoor de prangende uitdaging om de 157-nanometer lithografie te repareren, werd omzeild. Bovendien konden door het gebruik van water als optisch medium alle bestaande optica, maskers en fotoresists blijven worden gebruikt. Dit was de beste kans om de wet van Moore in stand te houden.
Het bekijken van een object door water zorgt ervoor dat het object groter lijkt. "Licht projecteren door zeer gezuiverd water zou het mogelijk maken om significant kleinere chipstructuren te printen, omdat de vloeistof het ontwerp van een optische lens toelaat die de fijne patronen op de wafer nauwkeuriger afbeeldt," legt Jan uit. "Maar toen we voor het eerst dachten aan het gebruik van dit principe in een lithografiemachine, vonden mensen dat vreemd. Water werd geassocieerd met spatten, druppels en bellen – zou dat echt werken in een complex en uiterst nauwkeurig beeldsysteem?" Het introduceren van water in een systeem, waarbij het niet zomaar veilig door een slang kon stromen, leek een onmogelijke taak.
Bij terugkomst op het ASML-hoofdkantoor in Veldhoven verzamelde Jan een klein team, overtuigd dat concurrenten snel zouden volgen. Om deze kans te grijpen, moesten ze snel handelen. Met een gevoel van urgentie begon Jans team met het definiëren en testen van enkele basisconcepten voor immersie. "Toen we de basis haalbaarheid van immersielithografie aantoonden via een reeks experimenten en conceptuele ideeën voor de systeemarchitectuur, kregen we groen licht om ons concept op te schalen naar een prototype-systeem op volledige grootte met een team van 20 collega's," herinnert Jan zich.
Drie voordelen die het immersieprogramma van ASML versnelden
Het team maakte snelle progressie dankzij het TWINSCAN-platform. Onze systemen waren in staat om twee dingen tegelijk te doen dankzij de eigen dual-stage architectuur: één stage mat de positie van de wafer voor nauwkeurige uitlijning en focus, terwijl de andere stage zich precies onder de lens bewoog om het patroon op de wafer af te beelden. Tijdens het schetsen van de dual-stage architectuur van een immersiesysteem realiseerde Jans team zich dat chipmakers de resolutieverbeteringen van immersielithografie op één stage konden benutten, terwijl ze op de andere stage konden doorgaan met onze bewezen droge metrologie, wat resulteerde in een win-win situatie.
Een ander voordeel was onze nauwe samenwerking met ZEISS. Parallel aan de adoptie van de architectuur in Veldhoven, ontdekten optisch ontwerpers van ZEISS in Oberkochen, Duitsland, hoe ze een gewone lens licht konden aanpassen zodat deze in immersielithografie kon worden gebruikt. Hierdoor kregen chipmakers de kans om vroege immersiesystemen snel te testen in hun pilot-fabs, terwijl ze zich voorbereidden op grootschalige chipfabricage met de nieuwe technologie.
Immersie-DUV-systemen verschillen van droge systemen doordat ze een laag water tussen de lens en de wafer bevatten.
Ten slotte bood ons ecosysteem nog een voordeel: onze langdurige researchpartner Philips Research had een optische opnametechnologie met hoge dichtheid ontwikkeld die gebruikmaakte van een immersielens. Hun expertise op het gebied van onderzoek en engineering werd ingezet bij de ontwikkeling van het technische concept voor een lithografiesysteem dat water onder de lens kon bewegen en vasthouden.
Tegen het najaar van 2003 kon het immersieteam concrete beeldfuncties demonstreren op het ASML-prototypesysteem, genaamd de TWINSCAN AT:1150i. "De prototype-resultaten veranderden de lithografie-roadmap bijna onmiddellijk," zegt Jan. "We definieerden in een zeer korte tijd een reeks nieuwe lithografiesystemen die direct inspeelden op de resolutiestrijd van de chipindustrie."
In december van datzelfde jaar kondigden we publiekelijk het eerste immersielithografiesysteem ter wereld aan, de TWINSCAN XT:1250i. Dit pre-productiesysteem combineerde de verbeterde resolutie en scherptediepte van immersielithografie met de precisie van droge lithografie op de XT, een veel compacter platform.
Het beheersen van de lastige plas
Hoewel we enorme progressie hadden geboekt, was immersielithografie nog niet geheel uit de wind. Het moest nu worden voorbereid op massaproductie. Defecten vormden een reële bedreiging voor de economische haalbaarheid van vroege immersiesystemen; elke fout in het reproduceren van het geometrische patroon van het masker op de siliciumwafer zou leiden tot rendementsverlies (yield loss), wat de belangrijkste prestatie-indicator is in het massaproductieproces van een chipmaker.
Het toevoegen van een plasje water aan een hogesnelheids-stage introduceerde twee nieuwe potentiële bronnen van defecten:
- Er konden bellen onder de lens ontstaan, wat de beeldprestaties verslechterde.
- Ontsnapte waterdruppels konden oncontroleerbaar reageren met de lichtgevoelige coating op de wafer.
Het was geen optie om de systemproductiviteit te offeren door de wafer-stage te vertragen; dit zou het systeem onbetaalbaar maken. Om het gedrag van de plas beter te begrijpen en manieren te vinden om deze te beheersen, maakte ASML opnieuw gebruik van ons uitgebreide academische netwerk. Professor Detlef Lohse, een Duitse onderzoeker in vloeistofdynamica en mechanica aan de Universiteit Twente, wijdde aanzienlijke tijd en energie aan het verdiepen van onze kennis over de fundamentele fysica achter immersielithografie.
Dit verbeterde begrip inspireerde engineering-ideeën van ons Research and Development team en onze high-tech supply chain. Het team wist de oplossingsruimte zodanig te vernauwen dat ze een basis mechanisme konden identificeren: de 'immersion hood'. Dit nieuwe onderdeel van het lithografiesysteem vormde een ring rond het laatste lenselement om de plas te beheersen. "In de jaren die volgden konden basisprototypes worden getest, werd het beste concept geïndustrialiseerd en stelde dit ons uiteindelijk in staat om de snelheid van de wafer te verdrievoudigen terwijl we de defectiviteit met een factor tien verminderden," zegt Jos Benschop, Senior Vice President of Technology bij ASML. Tegen eind 2004 had TSMC de eerste volledig functionele 90-nanometer node chips aangekondigd die waren gefabriceerd met onze vroege immersiesystemen.
Tegen 2006 hadden we de XT:1700Fi gelanceerd, waarmee immersielithografie in volumeproductie ging. De numerieke apertuur van het nieuwe systeem steeg van 0,93 naar 1,2, waardoor de vermeende pre-immersiebarrière van 1,0 werd doorbroken en er een levensvatbaar pad ontstond om transistoren verder te verkleinen voorbij de 65-nanometer node. De recordbrekende beeldprestaties van het systeem stelden chipmakers in staat de resolutie met 30% te verbeteren – de grootste verbetering in decennia – terwijl de systemproductiviteit steeg naar 122 wafers per uur, wat destijds eveneens een record was.
Vervolgens volgden verdere verfijningen en nieuwe systemen, die de beeldprestaties en systemproductiviteit verder verhoogden, waardoor chipmakers de wet van Moore konden bijbenen en hun roadmaps konden versnellen.
Multi-patterning en het ultieme immersieplatform
Hoewel immersielithografie leidde tot significante resolutiewinsten, zette de wet van Moore onverminderd door. Chipmakers realiseerden zich al snel dat er een nog scherpere beeldvorming nodig was om hun roadmaps naar de 32-nanometer node en verder te realiseren. Ze begonnen te experimenteren met verschillende soorten multi-patterning technologie, waarbij meerdere eenvoudigere, in elkaar gevlochten patronen werden belicht om één complex laagpatroon te creëren.
"Multi-patterning was een fundamentele verandering voor lithografie," merkt Jos op. "Plotseling werd overlay, in plaats van beeldresolutie, de kritische parameter om krimp mogelijk te maken. De extra kosten van multi-patterning maakten het essentieel om de productiviteit van immersiesystemen te verhogen, zodat krimp kosteneffectief bleef."
Dit is waarom we begonnen met de ontwikkeling van het NXT-platform, de opvolger van het compacte XT-platform. Door gebruik te maken van magnetisch leviterende wafer-stages en een positiemeting-systeem op basis van encoders in plaats van interferometers, maakte het platform een veel preciezere positionering van de stages mogelijk bij hogere snelheden, evenals snellere stage-swapping. In een industrie waar tijd geld is, zorgde ons vermogen om de snelheid van het NXT-platform te combineren met de resolutie van immersielithografie ervoor dat het marktaandeel van het NXT-platform kon blijven groeien. De TWINSCAN NXT:1950i werd in 2008 geïntroduceerd voor gebruik in de massaproductie van de 32-nanometer node, en inspireerde snel de ontwikkeling van een reeks systemen voor sub-32-nanometer nodes, waaronder de NXT:1960i, NXT:1965i, NXT:1970i en NXT:1980i.
Immersielithografie blijft innovatie stimuleren
Momenteel is het NXT-platform verantwoordelijk voor ongeveer 80% van de meer dan 1.100 immersiesystemen die tot nu toe zijn geleverd. De marktvraag naar immersiesystemen is historisch hoog en zal naar verwachting na 2023 sterk blijven. Onze meest recente NXT-immersiescanner, de NXT:2100i, die eind vorig jaar werd uitgebracht, demonstreert de onvermoeibare inzet van onze engineers om deze technologie vooruit te stuwen. Dankzij een lensaanpassingssysteem beschikt het over beeldmogelijkheden van de volgende generatie en wordt het momenteel gebruikt in de meest geavanceerde chipnodes bij toonaangevende chipmakers wereldwijd.
Over het geheel genomen is de productiviteit van NXT-immersiesystemen in de afgelopen negen jaar meer dan verdubbeld, waarbij de nieuwste systemen in staat zijn om meer dan 6.000 wafers per dag te verwerken. Dit vertaalt zich in een goede prijs-kwaliteitsverhouding voor chipmakers.
Het is geen overdrijving om te zeggen dat bedrijven, om concurrerend te blijven in het semiconductor-landschap, de unieke uitdaging van de industrie moeten begrijpen en beantwoorden: het aanpakken van technologische complexiteit terwijl de betaalbaarheid van de productie wordt gegarandeerd. Dit is een fundamentele benadering geweest die ons altijd heeft geleid bij het tot stand brengen van immersielithografie. Hoewel de uitdagingen van de technologie in de loop der tijd zijn geëvolueerd, blijft onze focus op de productiviteit en betaalbaarheid van immersie voor chipmakers en de industrie als geheel ongewijzigd.
Groetjes,