來源：內容由半導體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自SemiWiki，謝謝。

在 2022 SPIE 高級光刻會議上，ASML 介紹了 EUV 的最新進展。SemiWiki作者Scotten Jones有機會與 ASML 的 Mike Lercel 一起回顧了演講。以下是他們討論的主要內容。

0.33 NA

0.33 NA EUV 系統(tǒng)是當今前沿光刻的生產主力系統(tǒng)。邏輯和 DRAM 的 0.33 NA 系統(tǒng)正在大批量生產。圖 1 說明了邏輯和 DRAM（條）和晶圓每年（面積）暴露的 EUV 層數。作者指出，2021 年的邏輯值是 10 層以上 EUV 層的代工廠 5nm 工藝的典型值，2023 年的邏輯將與約 20 層的代工廠 3nm 工藝一致，DRAM 使用量目前約為 5 層。我向邁克詢問了未來的 DRAM 曝光，他指出 DRAM 上有大約 8 個關鍵層，最終其中一些層可能需要多重圖案化，使每個晶圓的 EUV 曝光達到 10 個。

圖 1. EUV 采用率。

截至 2022 年第一季度，ASML 已出貨 136 個 EUV 系統(tǒng)，約 7000 萬個晶圓已曝光，見圖 2。

圖 2. 暴露的 EUV 晶圓數量。

系統(tǒng)可用性繼續(xù)提高，今天略低于 90%。新的 NXE:3600D 比 NXE:3400C 更好，并提供約 93% 的可用性。EUV 系統(tǒng)可用性正在接近 DUV 系統(tǒng)水平 (~95%)。

圖 3. 可用性。

NXE:3600D 系統(tǒng)每小時可生產 160 個晶圓 (wph)，速度為 30mJ/cm 2，比 NXE:3400C 高 18%。正在開發(fā)的 NXE:3800E 系統(tǒng)最初將以 30mJ/cm 2的速度提供 >195 wph ，并在吞吐量升級后提供 220 wph。NXE:3600E 將在像差、重疊和吞吐量方面進行漸進式光學改進。

圖 4. 吞吐量改進。

NXE:3400C 的匹配機器覆蓋為 1.5nm，NXE:3600D 為 1.1nm。NXE:3600D 使用與最新 DUV 系統(tǒng)相同的全新 12 波長對準系統(tǒng)，由于使用真空，只有一些材料差異。

ASML 路線圖包括 2025 年左右 >220wph 的 NXE:4000F，見圖 5。

圖 5. 系統(tǒng)路線圖。

Pellicles 現在實現了超過 90% 的傳輸，并且制造已轉移到三井。我不時遇到一些人認為 Pellicles 是未來的 EUV 產品，但 Pellicles 已經在特定層上投入生產使用了一年多。

圖 6. 薄膜性能。

最后，對于 0.33 NA 系統(tǒng)，ASML 正致力于通過增加吞吐量和降低總能量來減少每次曝光所需的能量。

圖 7. 每次曝光的能量。

我們討論了 0.33 NA 系統(tǒng)的最終分辨率限制，理論上 0.33 NA 可以在單次曝光中產生 26nm，目前 Imec 正在研究 28nm 單次曝光，但尚未量產。

0.55 NA（High NA）

如前一節(jié)所述，0.33 NA EUV 正在大批量生產。領先的代工工藝現已達到 3nm“節(jié)點”，并且需要使用 0.33 NA EUV 進行雙圖案化。通過將 NA 從 0.33 提高到 0.55，雙圖案層可以用單次曝光代替。

圖 8 說明了 DUV 層數如何在工藝復雜性和多圖案化的驅動下增長，直到 0.33 NA EUV 取代了很多多圖案化。隨著 0.33 NA EUV 多圖案使用的增長，0.55 NA EUV 可以再次消除一些多圖案減少層數。

圖 8. 掩碼計數趨勢。

high NA 提供更好的圖像對數斜率，隨機缺陷是 3D，high NA 有助于減少缺陷。ASML 正在研究用于 EUV 的衰減相移掩模，以提高對比度和景深。它們將首先針對 0.33 NA 實施，然后再針對 0.55 NA 實施。

ASML 的路線圖將首個高 NA 系統(tǒng) (EXE:5000) 安裝在 ASML 工廠的實驗室中，并于 2023 年與 Imec 聯(lián)合運行，以進行初步評估。EXE:5000 系統(tǒng)應在 2024 年交付給客戶，生產型 EXE:5200 系統(tǒng)應在 2025 年左右交付給客戶用于生產使用，見圖 9。

圖 9. High NA 系統(tǒng)路線圖。

High-NA 的光學器件比 0.33 NA 的要大得多，需要獨特的設計方法。0.55 NA 系統(tǒng)將具有一個變形鏡頭系統(tǒng)，在一個方向上具有 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。由于分劃板的尺寸和 8 倍的縮小，可打印區(qū)域尺寸在掃描方向上減半至 16.5nm，見圖 10。

圖 10. 變形鏡頭系統(tǒng)。

模擬顯示半場和全場曝光之間沒有方向差異。半場曝光可以與全場曝光對齊，這樣現有的 DUV 和 0.33 NA EUV 系統(tǒng)就可以與 0.55 NA 系統(tǒng)混合使用。如果需要大芯片，0.55 NA 半場曝光可以縫合在一起，可能帶有用于全局連接的小縫合邊界。

使用伯克利 X 射線光學中心和 Paul Scherrer 研究所的研究工具，ASML 已經能夠展示低至 8 的高 NA EUV 分辨率，見圖 11。

圖 11. 8nm 線/空間。

0.55 NA 系統(tǒng)設計被分解為 4 個可獨立測試的子系統(tǒng)（見圖 12），2023 年進入 ASML/Imec 實驗室的第一個曝光工具的組裝工作已經開始（見圖 13）。

圖 12. High NA 子系統(tǒng)。

圖 13. 0.55 NA 系統(tǒng)集成。

ASML 繼續(xù)致力于增加源功率，最近在研究中證明了超過 500 瓦。從歷史上看，研究開發(fā)到生產需要大約 2 年的時間。圖 14 說明了隨時間變化的源功率。

圖 14. 源功率趨勢。

0.7 NA

在最近的一篇文章中，Tom Dillinger 討論了對 Intel 的 Mark Phillips 的采訪，Mark 提到 0.7 NA 是 0.55 NA 的繼任者。我對此感到驚訝，我認為 ASML 已經排除了在 0.55 NA 之后開發(fā)任何東西，因為 ASML 必須在 EUV 上進行大量投資。Mike 說，ASML 沒有排除 0.7 或更大的 NA 系統(tǒng)，他們正在研究它。他說他們已經排除了比當前 13.5nm 更短的波長（作者指出，曾經有人討論過更短的波長系統(tǒng) 6.xnm）。他們確實希望任何新系統(tǒng)都可以空運，這限制了系統(tǒng)可以比 0.55 NA 系統(tǒng)大多少。

結論

0.33 NA EUV 系統(tǒng)現在是生產工作系統(tǒng)，不斷提高可用性和吞吐量。0.55 NA 系統(tǒng)預計將在 2025 年投入生產，分辨率更高，可簡化流程。在0.55NA之外，ASML 正在尋找更高的 NA 系統(tǒng)。EUV 處于有利位置，可以在未來十年繼續(xù)推動光刻分辨率。