TWINSCAN NXT:2000i von ASML - DUV-Immersionslithografie mit 1,35 NA und 275 Wafern pro Stunde

Das TWINSCAN NXT:2000i von ASML ist ein tief-ultraviolettes Immersionslithographiesystem, das speziell für die Volumenfertigung von 300-mm-Wafern an fortgeschrittenen Strukturgrößen entwickelt wurde und eine numerische Apertur von 1,35 nutzt, um Auflösungen bis rund 38 bis 40 nm zu erreichen. Die Projektionsoptik arbeitet bei 193 nm Wellenlänge und ist für 300-mm-Wafer in Dual-Stage-Ausführung ausgelegt.

Optik, Auflösung und Belichtungsfeld

Im Zentrum des NXT:2000i steht ein katadioptrisches Projektionsobjektiv mit einer numerischen Apertur von 1,35, das im 193-nm-DUV-Bereich arbeitet und damit zu den höchsten NA-Werten im industriellen Immersionslithografiebereich zählt. Die Optik ist für ein Belichtungsfeld von 26 x 33 mm bei 4x-Verkleinerung ausgelegt, sodass komplette Dies moderner Hochleistungs-Chips abgedeckt werden können.

Produktionsauflösungen werden je nach Beleuchtungsmodus mit etwa 40 nm bei C-Quad-Belichtung und rund 38 nm bei Dipol-Illumination angegeben, womit das System kritische Schichten im Bereich fortgeschrittener Logik- und Speicherstrukturen adressiert. Die FlexRay Prepared Illuminator erweitert die klassische und off-axis Beleuchtung und unterstützt komplexe Pupillenformen für Low-k1-Belichtungsschemata.

Produktivität und Overlay-Leistung

Das NXT:2000i ist als Dual-Stage-System konzipiert, das auf hohe Waferzahlen pro Stunde optimiert ist und typischerweise Durchsätze von bis zu etwa 275 Wafern pro Stunde erreicht, wodurch es für Volumenfertigung an 300-mm-Linien ausgelegt ist. Als Größenordnung für optimierte Produktionskonfigurationen werden hier Waferdurchsätze im Bereich von 275 WPH genannt.

Beim Overlay erreicht das System eine Cross-Matching-Overlaygenauigkeit von rund 2,5 nm auf Produktstrukturen, was durch Sensorik mit ORION-Alignment-Sensor und dem Ultraviolet Level Sensor der zweiten Generation (UVLS-2) unterstützt wird. Die Kombination aus präziser Ausrichtung und genauer Levelmessung trägt zu robuster Imaging-Performance und geringer Fehlerdichte bei.

Einordnung im DUV-Portfolio und Vergleich zu EUV

Im DUV-Portfolio von ASML gehört das NXT:2000i zu den hochauflösenden Immersionsscannern, die weiterhin einen großen Teil der Layers in modernen Fertigungsprozessen bearbeiten, während extrem-ultraviolette Systeme der NXE- und EXE-Reihen vor allem die kleinsten Strukturgrößen abdecken. DUV-Immersion bleibt damit ein Schlüsselwerkzeug für viele kritische Schichten in der Sub-10-nm-Ära.

Während das NXT:2000i bei 193 nm und 1,35 NA arbeitet, nutzen EUV-Systeme wie das TWINSCAN NXE:3400C eine Wellenlänge von 13,5 nm und eine numerische Apertur von 0,33, erreichen eine Overlay-Genauigkeit von etwa 1,4 bis 1,5 nm und Durchsätze ab 170 Wafern pro Stunde bei 300-mm-Wafern. Damit adressieren EUV-Scanner besonders die 7-nm- und 5-nm-Nodes, während DUV-Immersion wie das NXT:2000i höhere Strukturgrößen mit sehr hoher Produktivität bearbeitet.

Praxisnutzen in der Fertigung

Für Betreiber von Halbleiterfabriken ist die Kombination aus hoher Auflösung im Bereich von 38 bis 40 nm, einem großen Belichtungsfeld von 26 x 33 mm und Durchsätzen bis 275 Wafer pro Stunde entscheidend, um kritische Layer effizient und mit reproduzierbarer Qualität zu bearbeiten. Die Dual-Stage-Architektur erlaubt paralleles Wafer-Handling und Belichtung, was die effektive Produktivität weiter steigert.

Gegenüber älteren DUV-Systemen mit geringerer numerischer Apertur und kleinerem Belichtungsfeld bietet das NXT:2000i eine deutlich höhere Auflösung, präzisere Overlay-Leistung im Bereich von 2,5 nm und reduziert damit die Notwendigkeit zusätzlicher Korrekturschritte in der Prozesskette.

Fazit und Stellung im Halbleitermarkt

Das TWINSCAN NXT:2000i belegt im DUV-Segment von ASML eine zentrale Rolle, weil es hohe Auflösung und Produktivität für 300-mm-Wafer verbindet und damit viele Layer in modernen Logik- und Speicherprozessen wirtschaftlich bearbeitbar hält, während EUV-Systeme die kleinsten Strukturen ergänzen.

In der Einordnung zwischen klassischen DUV-Scannern und EUV-Systemen kann das NXT:2000i als leistungsstarkes Immersionswerkzeug für Strukturgrößen im Bereich von rund 38 bis 40 nm gesehen werden, das mit 1,35 NA, großer Feldgröße und bis zu 275 Wafern pro Stunde eine technische Brücke zwischen bewährter DUV-Technik und den Anforderungen fortgeschrittener Nodes schlägt.