報(bào)道中表示， 0.33 NA的 EUV 系統(tǒng)是當(dāng)今前沿光刻的主力生產(chǎn)系統(tǒng),。先進(jìn)的邏輯和 DRAM都在使用0.33 NA 的系統(tǒng)大批量生產(chǎn),。下圖說(shuō)明了邏輯和 DRAM（條）的EUV層數(shù)和每年使用EUV曝光的晶圓（面積）。

據(jù)ASML公司的Mike Lercel介紹 ,，以典型的5nm工藝為例,，2021 年的邏輯值是 10 層以上 EUV 層，到2023 年的3nm將會(huì)有20層的EUV層,，而DRAM 目前的EUV層使用量約為 5 層。Mike Lercel還談到了未來(lái) DRAM 曝光的展望,，他指出,，不就之后DRAM上有大約會(huì)有 8 個(gè)關(guān)鍵層，最終其中一些層可能需要多重圖案化,，使每個(gè)晶圓的 EUV 曝光達(dá)到 10 層,。

從報(bào)道中可以看到，新型號(hào)的EUV光刻機(jī)系統(tǒng) NXE:3600D將能達(dá)到93%的可用性,，這將讓其進(jìn)一步接近DUV光刻機(jī)（95%的可用性）,。數(shù)據(jù)顯示,，NXE:3600D 系統(tǒng)每小時(shí)可生產(chǎn) 160 個(gè)晶圓 (wph)，速度為 30mJ/cm2,，這比 NXE:3400C 高 18%,。二正在開(kāi)發(fā)的 NXE:3800E系統(tǒng)最初將以 30mJ/cm2的速度提供大過(guò)195wph的產(chǎn)能，并在吞吐量升級(jí)后達(dá)到220wph,。據(jù)介紹,，NXE:3600E 將在像差、重疊和吞吐量方面進(jìn)行漸進(jìn)式光學(xué)改進(jìn),。

從semiwi的報(bào)道中我們可以看到,，在0.33 NA的EUV光刻機(jī)領(lǐng)域，ASML 路線圖包括到 2025 年左右推出吞吐量約為220wph 的 NXE:4000F,。按照EUV 執(zhí)行副總裁Christophe Fouquet在參加高盛虛擬峰會(huì)的時(shí)候的說(shuō)法,，公司之所以把新設(shè)備稱它為 F，因?yàn)锳SML也希望通過(guò)該設(shè)備能顯著提高生產(chǎn)力,，這主要?dú)w功于公司希望在該系統(tǒng)的功率上能夠更進(jìn)一步,。至于產(chǎn)能的增加幅度，Christophe Fouquet表示,，這可能會(huì)達(dá)到10%到20%,，但他們依然還沒(méi)有最終確定。不過(guò)ASML目前計(jì)劃在 2025 年左右交付第一個(gè)NXE:4000F系統(tǒng),。

semiwiki在文章中表示,，對(duì)于 0.33 NA 系統(tǒng)，ASML 正致力于通過(guò)增加吞吐量和降低總能量來(lái)減少每次曝光所需的功耗,，而雙重圖案甚至也將成為0.33NA光刻機(jī)需要發(fā)力的一個(gè)方面,。

如在之前的報(bào)道中指出，在發(fā)力0.33 NA光刻機(jī)的時(shí)候,，ASML也在加快0.55 NA光刻機(jī)的進(jìn)度,。而繼英特爾表示將在2025年使用上High-NA光刻機(jī)之后，臺(tái)積電在日前也將High-NA光刻機(jī)的應(yīng)用時(shí)間放在2024年,。這無(wú)疑是大大提升了先進(jìn)EUV光刻機(jī)的應(yīng)用時(shí)間,。

因?yàn)閺南嚓P(guān)資料可以看到， 0.33 NA的常規(guī) EUV 光刻機(jī)從原型機(jī)出貨（2010 年）到量產(chǎn)機(jī)出貨（2019 年）用了大約10 年時(shí)間,。如果相關(guān)報(bào)道屬實(shí),，那就意味著 0.55 NA 的high NA EUV 光刻機(jī)從原型機(jī)出貨（2023年）到量產(chǎn)機(jī)出貨（2026 年）只需要短短的三年。

關(guān)于為什么要提升EUV光刻機(jī)的NA,，這在很多文章中也都談過(guò),。

歸根到底，高數(shù)值孔徑 EUV 系統(tǒng)的好處可以用一個(gè)詞來(lái)概括——分辨率,。因?yàn)楦鶕?jù)瑞利公式,，將孔徑從0.33增加到 0.55,，可以成比例地提高可實(shí)現(xiàn)的臨界尺寸——從0.33 NA 系統(tǒng)的 13nm提升到0.55 NA EUV 可能低至 8nm。

在上個(gè)月舉辦的 SPIE 會(huì)議上,，ASML 和蔡司報(bào)告說(shuō),，雖然開(kāi)發(fā)正在按計(jì)劃進(jìn)行，但預(yù)計(jì)要到 2023 年才能安裝第一個(gè)0.55 NA EUV系統(tǒng),。如圖所示,，ASML 的路線圖將第一個(gè)High NA 系統(tǒng) (EXE:5000) 安裝在 ASML 工廠的實(shí)驗(yàn)室中，并于 2023 年與 Imec 聯(lián)合運(yùn)行,，以進(jìn)行初步評(píng)估,。EXE:5000 系統(tǒng)應(yīng)在 2024 年交付給客戶，生產(chǎn)型 EXE:5200 系統(tǒng)應(yīng)在 2025 年左右交付給客戶用于生產(chǎn)使用,，

在semiwiki的文章里他們談到,，High-NA 的光學(xué)器件比 0.33 NA 的要大得多，需要獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法,。0.55 NA 系統(tǒng)將具有一個(gè)變形鏡頭系統(tǒng),，在一個(gè)方向上具有 4 倍的縮小率（與 0.33 NA 相同），在正交方向上具有 8 倍的縮小率,。由于reticle的尺寸和 8 倍的縮小,，可打印區(qū)域尺寸在掃描方向上減半至 16.5nm。

為了更快地推動(dòng)High NA EUV光刻機(jī)落地,，ASML正在和很多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)攜手,，如imec就是他們一個(gè)很重要的合作火棒。

imec執(zhí)行長(zhǎng)Luc Van den hove表示,，imec與ASML合作開(kāi)發(fā)High-NA技術(shù),，ASML現(xiàn)在正在發(fā)展首臺(tái)0.55 High-NA EUV微影掃描設(shè)備EXE:5000系統(tǒng)的原型機(jī)。他指出,，與現(xiàn)有的EUV系統(tǒng)相比,，High-NA EUV微影設(shè)備預(yù)計(jì)將能在減少曝光顯影次數(shù)的情況下，實(shí)現(xiàn)2奈米以下邏輯芯片的關(guān)鍵特征圖案化,。

而為了建立首臺(tái)High-NA EUV原型系統(tǒng),，imec持續(xù)提升當(dāng)前0.33 NA EUV微影技術(shù)的投影解析度，借此預(yù)測(cè)光刻膠涂布薄化后的成像表現(xiàn),，以實(shí)現(xiàn)微縮化線寬,、導(dǎo)線間距與接點(diǎn)的精密圖案轉(zhuǎn)移。同時(shí),，imec攜手材料供應(yīng)商一同展示新興光刻膠與涂底材料的測(cè)試結(jié)果，在High-NA制程中成功達(dá)到優(yōu)異的成像品質(zhì),。同時(shí)也提出新制程專用的顯影與蝕刻解決方案,，以減少微影圖案的缺陷與隨機(jī)損壞,。

從這個(gè)描述中我們可以看到，對(duì)于0.55 NA的光刻機(jī),，需要更新的不但是其光刻機(jī)系統(tǒng),。同時(shí)還需要在光掩模、光刻膠疊層和圖案轉(zhuǎn)移工藝等方面齊頭并進(jìn),，才能讓新設(shè)備應(yīng)用成為可能,。

在晶圓廠中，芯片制造商需要利用光刻機(jī)和其他設(shè)備來(lái)生產(chǎn)芯片,。使用在設(shè)計(jì)階段生成的文件格式,，光掩模設(shè)施創(chuàng)建掩模。掩模是給定芯片設(shè)計(jì)的主模板,，最終被運(yùn)送到晶圓廠,。從那里，晶圓被插入到涂層機(jī)/顯影系統(tǒng)中,。該系統(tǒng)將一種稱為光刻膠的光敏材料倒在晶圓上,。

然后，將掩模和鬼片插入光刻掃描儀中,。在操作中,，掃描儀產(chǎn)生光，光通過(guò)一組投影光學(xué)器件和系統(tǒng)中的掩模傳輸,。光照射光刻膠,，在硅片上形成圖案。

從過(guò)往從DUV到EUV升級(jí)一樣,，來(lái)到High-NA EUV上也需要新的光掩模類型,。因?yàn)樵诟叩目讖较拢庾右愿鼫\的角度撞擊掩模,，相對(duì)于圖案尺寸投射更長(zhǎng)的陰影,。“黑暗”,、完全被遮擋的區(qū)域和“明亮”,、完全曝光的區(qū)域之間的邊界變?yōu)榛疑瑥亩档土藞D像對(duì)比度,。

據(jù)Semiengineering報(bào)道,，有幾個(gè)選項(xiàng)可用于降低有效吸收器(effective absorber)高度，從而降低 3D 掩模效果的影響,。第一個(gè)也是最簡(jiǎn)單的方法是減小吸收材料的厚度,。

Imec 高級(jí)圖案化項(xiàng)目總監(jiān) Kurt Ronse 在接受Semiengineering時(shí)表示，由High NA EUV 圖案化的第一層可能具有相對(duì)寬松的尺寸,，約為 28nm,。簡(jiǎn)單地降低吸收器高度應(yīng)該提供足夠的對(duì)比度,。然而，隨著功能不斷縮小,，制造商將需要重新考慮吸收材料,。Erdmann 指出，目前使用的鉭基吸收體(tantalum-based absorber)的光學(xué)特性相對(duì)較差,。降低吸收體的折射率將改善劑量-尺寸特性,，在恒定曝光劑量下實(shí)現(xiàn)更小的特征。同時(shí),，增加消光系數(shù)會(huì)減少三維效應(yīng),。

然而，n和k不是掩模制造商可以簡(jiǎn)單地在工藝刻度盤(pán)上設(shè)置的獨(dú)立參數(shù),，它們是材料屬性,，因此彼此相關(guān)，并與吸收器的其他特性相關(guān),。為了采用新材料,，掩模制造商必須能夠蝕刻它并修復(fù)缺陷。目前用于鉭吸收體的反應(yīng)性離子蝕刻是一些候選材料的一種選擇,，但新的吸收體仍可能需要新的蝕刻工藝和新的化學(xué)物質(zhì),。“因?yàn)榻佑|層和金屬層有不同的要求,，他們可能也需要不同的吸收體,。：Ronse 說(shuō)。

按照他所說(shuō),，在這方面還沒(méi)有出現(xiàn)共識(shí)選擇,，然而為了繼續(xù)進(jìn)行工藝開(kāi)發(fā)，掩模制造商也需要行業(yè)的額外指導(dǎo),。

Semiengineering進(jìn)一步指出,，光在穿過(guò)光掩模的吸收器圖案后，EUV 光子遇到硅片及其光刻膠層（ photoresist blanket）,。減小的焦深使得同時(shí)保持光刻膠疊層的頂部和硅片平面聚焦變得更加困難,。如果焦點(diǎn)錯(cuò)誤使相鄰特征靠得太近，則間隙無(wú)法清除并出現(xiàn)橋接缺陷,。如果特征之間的空間太大,，則所得到的光刻膠特征太薄并在其自身重量下塌陷。

因此降低光刻膠的厚度既可以提高焦點(diǎn),，又可以降低圖案崩塌的風(fēng)險(xiǎn),。但與此同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)額外的挑戰(zhàn)。如在報(bào)道中披露,，一種有希望的替代品是金屬氧化物光刻膠,。

據(jù)報(bào)道，這種光刻膠使用入射光子來(lái)分解氧化錫納米團(tuán)簇（ tin-oxide nanoclusters）,。氧化物簇（oxide clusters ）可溶于顯影劑中，而金屬錫則不溶于,。這些是負(fù)性光刻膠,。曝光使材料不溶。金屬氧化物本質(zhì)上更耐蝕刻并吸收更多的 EUV 光子,，從而使它們能夠以更薄的層實(shí)現(xiàn)可比的結(jié)果,。但不幸的是，接觸孔,，可能是高數(shù)值孔徑 EUV 曝光的第一個(gè)應(yīng)用,，然而它需要正的光刻膠。

此外,，其他與 EUV 相關(guān)技術(shù)也在研究中,，例如 pellicles。這是一個(gè)用于覆蓋掩膜,，防止顆粒落在其上的產(chǎn)品,。

相關(guān)報(bào)道指出，ASML 開(kāi)發(fā)了新的 EUV pellicles,。同時(shí),，Imec 的碳納米管pellicles在 ASML 的 EUV 掃描儀上的透射率達(dá)到了 97.7%。單壁和多壁pellicles都是有前途的,。按照Imec 技術(shù)人員的主要成員 Emily Gallagher 所說(shuō)：“這兩種類型都表現(xiàn)良好,，在 CD 均勻性、LWR 和耀斑方面,，與無(wú)pellicle參考相比,，成像差異極小。根據(jù)測(cè)量的這些pellicle的 EUV 吸收率在 95.3% 到 97.7% 之間,，預(yù)計(jì)劑量會(huì)略有增加,。”

在生態(tài)系統(tǒng)的共同努力下,，ASML正在努力土推動(dòng)High-NA光刻機(jī)成為可能,。與此同時(shí)，他們還在加大EUV光刻機(jī)的產(chǎn)能提升,，并與產(chǎn)業(yè)一起,，推動(dòng)這些先進(jìn)的技術(shù)面向更多的應(yīng)用。

根據(jù)ASML 在一季度財(cái)務(wù)會(huì)議上披露的數(shù)據(jù)，公司的目標(biāo)是在 2022 年出貨 55 臺(tái) EUV系統(tǒng),，并到 2025 年實(shí)現(xiàn)（最多）90 臺(tái)工具的計(jì)劃,。ASML 同時(shí)還承認(rèn)， 90 臺(tái)可能超過(guò) 2025 年的實(shí)際需求,，不過(guò)他們將其描述為為滿足2030 年 1 萬(wàn)億美元半導(dǎo)體行業(yè)需求所做出的巨大努力,。

Christophe Fouquet在高盛的會(huì)議上則強(qiáng)調(diào)，High NA EUV光刻機(jī)將首先在邏輯芯片上應(yīng)用,，隨后,，DRAM乃至3D DRAM也會(huì)是High NA EUV光刻機(jī)關(guān)注的方向。同時(shí),，他最后還說(shuō)道：“在可預(yù)見(jiàn)的未,，EUV 不會(huì)很快進(jìn)入中國(guó)，因?yàn)槊绹?guó)政府目前的立場(chǎng)是相當(dāng)強(qiáng)硬,?！?/p>