電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）隨著去年年底首臺(tái)高NA EUV光刻系統(tǒng)正式交貨給英特爾，ASML這條新的產(chǎn)品線(xiàn)似乎即將開(kāi)啟新一輪的先進(jìn)晶圓制造設(shè)備統(tǒng)治。可正如別的先進(jìn)技術(shù)一樣，ASML已經(jīng)開(kāi)始在規(guī)劃下一代的Hyper-NA EUV光刻系統(tǒng)了。

從High-NA到Hyper-NA

在描述光學(xué)儀器角分辨率的瑞利準(zhǔn)則等式（CD = k1?? λ / NA）中，CD為關(guān)鍵尺寸，又名線(xiàn)寬，代表了光刻工藝中的圖形處理精度。為了進(jìn)一步提高這一精度，只有從k1（k1系數(shù)）、λ（光源波長(zhǎng)）和NA（數(shù)值孔徑）上下手。其中k1是光刻工藝中由多個(gè)因素影響的系數(shù)，但其物理極限已經(jīng)被確定在了0.25，所以提高精度的可行方案就被限制在了更小的光線(xiàn)波長(zhǎng)和更高的數(shù)值孔徑上。

2022年，ASML宣布了基于0.55NA打造的新一代EUV光刻系統(tǒng)，系列代號(hào)為EXE:5000，首個(gè)EXE:5000機(jī)器打造的芯片將基于英特爾的2nm邏輯工藝節(jié)點(diǎn)。然而，面對(duì)延續(xù)摩爾定律的難度越來(lái)越高，在埃米時(shí)代，即便是0.55NA的系統(tǒng)，很快也會(huì)變得不夠看，不少?gòu)S商甚至都已經(jīng)開(kāi)始考慮多重曝光，然而多重曝光是一種良率不高但成本頗高的方案。

ASML EUV系統(tǒng)研究路線(xiàn)圖 / ASML

為了解決這一問(wèn)題，在imec舉辦的ITF World 2024大會(huì)上，ASML再度宣布下一代EUV光刻系統(tǒng)的路線(xiàn)圖。ASML將從2028年開(kāi)始打造具備0.75NA的Hyper-NA系統(tǒng)，預(yù)計(jì)于2030年開(kāi)始交付，2030年之后ASML甚至可能會(huì)繼續(xù)向0.85NA推進(jìn)。

HyperNA帶來(lái)的挑戰(zhàn)

盡管ASML表示Hyper-NA是未來(lái)EUV機(jī)器的必行之路，但目前0.75NA的EUV機(jī)器尚在可行性研究階段，相關(guān)的研究、系統(tǒng)和材料都還八字沒(méi)有一撇。對(duì)于更高NA的EUV系統(tǒng)而言，ASML面臨的首個(gè)挑戰(zhàn)就是光學(xué)系統(tǒng)。

在高于0.55的NA下，偏振方向?qū)饩€(xiàn)影響進(jìn)一步提高，甚至是抵消了光源發(fā)出的光線(xiàn)。為此，高NA系統(tǒng)中需要加入偏光鏡片，但這種鏡片本身也會(huì)阻擋/吸收光線(xiàn)，從而降低系統(tǒng)效率，進(jìn)一步增加成本。

更重要的是，目前ASML的EUV系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)由蔡司獨(dú)家供應(yīng)，因?yàn)橹挥兴麄儞碛写蛟炱教苟葮O高的EUV反射鏡片。雖然用于更高NA的鏡片還沒(méi)有被打造出來(lái)，但蔡司表示他們可以在光學(xué)上解決這一挑戰(zhàn)。

該系統(tǒng)面臨的另一大挑戰(zhàn)就是光刻膠，目前用于0.55NA EUV光刻系統(tǒng)的光刻膠雖然可以達(dá)到厚度要求，但其靈敏度還達(dá)不到0.33NA系統(tǒng)所用光刻膠的水準(zhǔn)，因此所需的曝光劑量較大，影響了生產(chǎn)效率。而在0.75NA下，勢(shì)必需要更薄的光刻膠，屆時(shí)也會(huì)對(duì)光刻膠的材料提出更高的挑戰(zhàn)。不僅如此，光刻膠的三維效應(yīng)也會(huì)進(jìn)一步加劇，光刻膠本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也要做出改良。

要知道，對(duì)于ASML來(lái)說(shuō)，并非造出更高NA的系統(tǒng)后就萬(wàn)事大吉了，他們也需要和行業(yè)伙伴合作，將每小時(shí)的晶圓產(chǎn)量維持在一個(gè)相對(duì)合理高效的水平。

最后就是成本問(wèn)題，0.33NA EUV系統(tǒng)的價(jià)格在1.2億美元左右，而0.55NA EUV系統(tǒng)的價(jià)格則飆升至3億到4億美元。ASML CTO Martin Van den Brink表示，如果Hyper-NA系統(tǒng)的價(jià)格增長(zhǎng)幅度和0.55NA系統(tǒng)一樣的話(huà)，那么哪怕對(duì)臺(tái)積電這樣的晶圓大廠(chǎng)而言，從經(jīng)濟(jì)角度上看也是不可行的。