China startet Serienfertigung eigener DUV-Lithographiesysteme

China macht einen weiteren Schritt auf dem Weg zur technologischen Unabhängigkeit von westlichen Halbleiterlieferanten. Einem Bericht zufolge hat das Unternehmen Shanghai Yuliangsheng Technology mit der begrenzten Serienfertigung eigener Immersions-DUV-Lithographiesysteme begonnen. Die ersten Maschinen sollen noch in diesem Jahr an Chinas führende Chipproduzenten ausgeliefert werden.

Während die Aufmerksamkeit der Halbleiterbranche derzeit vor allem auf der Entwicklung eigener EUV-Lithographiesysteme liegt, erzielt China offenbar auch bei der älteren, aber nach wie vor unverzichtbaren Immersions-DUV-Lithografie wichtige Fortschritte. Laut The Information hat das in Shanghai ansässige Unternehmen Shanghai Yuliangsheng Technology die Produktion eigener Immersions-DUV-Scanner aufgenommen. Noch im Laufe des Jahres sollen zunächst fünf Systeme ausgeliefert werden. Bis Ende 2027 soll die Jahresproduktion auf rund 20 Maschinen steigen.

Die ersten Systeme sollen an einige der wichtigsten chinesischen Halbleiterhersteller gehen: SMIC, Chinas größten Auftragsfertiger, CXMT, den führenden chinesischen DRAM-Hersteller, sowie Hua Hong, einen der größten Foundry-Anbieter des Landes. Die Unternehmen wollen die Maschinen schrittweise in ihre bestehenden Fertigungslinien integrieren.

Auch wenn die geplanten Stückzahlen im Vergleich zu den Marktführern gering erscheinen, handelt es sich um einen wichtigen Meilenstein. Bisher ist China bei modernen Lithographiesystemen nahezu vollständig auf ausländische Hersteller angewiesen – allen voran den niederländischen Marktführer ASML.

Die Produktionskapazitäten bleiben allerdings überschaubar. Zum Vergleich: ASML lieferte allein im vergangenen Jahr 131 Immersions-DUV-Systeme aus. Shanghai Yuliangsheng plant dagegen bis Ende 2027 insgesamt lediglich rund 20 Maschinen pro Jahr. Dennoch zeigt die Entwicklung, dass China seine heimische Ausrüstung für die Halbleiterfertigung zunehmend selbst aufbaut – ein strategisches Ziel, das angesichts der US-Exportbeschränkungen immer wichtiger wird.

Immersions-DUV-Lithografie gilt seit Jahren als Arbeitspferd der modernen Chipproduktion. Die Systeme verwenden einen Argonfluorid-Excimer-Laser (ArF) mit einer Wellenlänge von 193 Nanometern. Zwischen der letzten Linse des Objektivs und dem Siliziumwafer befindet sich dabei eine extrem dünne Schicht hochreinen Wassers. Durch dieses sogenannte Immersionsverfahren erhöht sich die numerische Apertur des optischen Systems, wodurch sich deutlich kleinere Strukturen auf den Wafer projizieren lassen als mit herkömmlicher trockener DUV-Lithografie.

Die Technik ist erheblich komplexer, als sie auf den ersten Blick erscheint. Moderne Immersionsscanner gehören zu den aufwendigsten Maschinen der Welt und bestehen aus Hunderttausenden hochpräziser Komponenten.

Obwohl China den Großteil der Komponenten inzwischen selbst fertigen soll, stammen einige Schlüsselbauteile laut dem Bericht weiterhin aus Japan. Damit zeigt sich, dass die vollständige Unabhängigkeit von internationalen Zulieferern noch nicht erreicht ist. Dennoch dürfte der Anteil heimischer Komponenten künftig weiter steigen.

Bislang gibt es kaum technische Informationen zu den neuen Lithographiesystemen. Unbekannt sind unter anderem die maximale Belichtungsgenauigkeit, der Wafer-Durchsatz pro Stunde, die Overlay-Genauigkeit sowie die langfristige Produktionsstabilität. Gerade diese Kennzahlen entscheiden darüber, ob die Maschinen tatsächlich mit den etablierten ASML-Systemen konkurrieren können.

Zum Vergleich erreicht der aktuelle ASML TWINSCAN NXT:2150i einen Durchsatz von mehr als 310 Wafern pro Stunde und wird selbst für die Fertigung von 5-nm-Chips eingesetzt. Da China keinen Zugang zu EUV-Lithografie hat, nutzt SMIC bereits heute aufwendige Mehrfachbelichtungsverfahren (Multi-Patterning), um moderne Fertigungsprozesse zu realisieren.

Nicht jeder Hersteller benötigt jedoch die modernsten Strukturbreiten. Für CXMT dürften die neuen Scanner bereits heute einen erheblichen Mehrwert bieten. Moderne DRAM-Speicher werden häufig auf Fertigungsprozessen im Bereich von rund 10 Nanometern hergestellt, die sich grundsätzlich auch mit leistungsfähigen Immersions-DUV-Systemen realisieren lassen.

Für SMIC stellt sich die Situation dagegen deutlich anspruchsvoller dar. Das Unternehmen arbeitet an weiteren Generationen seiner eigenen Fertigungsverfahren und dürfte für einen möglichen 5-nm-Nachfolger (N+3) erneut auf komplexe Verfahren wie Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP) oder ähnliche Mehrfachbelichtungen angewiesen sein.

Auch wenn Shanghai Yuliangsheng Technology kurzfristig keine ernsthafte Konkurrenz für ASML darstellt, besitzt die Entwicklung enorme strategische Bedeutung. Jede in China produzierte Lithografiemaschine reduziert die Abhängigkeit von ausländischen Lieferanten und stärkt die heimische Halbleiterindustrie. Insbesondere angesichts der verschärften Exportkontrollen der USA und ihrer Verbündeten investiert China massiv in den Aufbau einer vollständigen inländischen Lieferkette – von Lithografieanlagen über Ätz- und Messtechnik bis hin zu Fotolacken und Wafern. Die nun gestartete Produktion eigener Immersions-DUV-Systeme ist deshalb weniger aufgrund der Stückzahlen bemerkenswert als vielmehr als Signal: China kommt seinem Ziel einer eigenständigen Halbleiterfertigung Schritt für Schritt näher.

Quelle: The Information