据semiwiki日前的报道，住手 2022 年第一季度，ASML 已出货 136 个 EUV 系统，约曝光7000 万个晶圆已曝光（如下图）。
台积电在早前的手艺大会上则示意，在全球已经安装的EUV光刻机系统中，台积电拥有了其中的 55%。三星的现实控制人李在镕日前则造访了荷兰总统，以寻找更多的EUV供应。
这再次说明，生产先进芯片必不能少的EUV成为了全球关注的目的。在日前的一些报道中，我们也看到了EUV光刻机的一些蹊径图更新。
0.33NA EUV的新希望
报道中示意， 0.33 NA的 EUV 系统是当今前沿光刻的主力生产系统。先进的逻辑和 DRAM都在使用0.33 NA 的系统大批量生产。下图说明晰逻辑和 DRAM（条）的EUV层数和每年使用EUV曝光的晶圆（面积）。
据ASML公司的Mike Lercel先容 ，以典型的5nm工艺为例，2021 年的逻辑值是 10 层以上 EUV 层，到2023 年的3nm将会有20层的EUV层，而DRAM 现在的EUV层使用量约为 5 层。
Mike Lercel还谈到了未来 DRAM 曝光的展望，他指出，不就之后DRAM上有约莫会有 8 个要害层，最终其中一些层可能需要多重图案化，使每个晶圆的 EUV 曝光到达 10 层。
从报道中可以看到，新型号的EUV光刻机系统 NXE:3600D将能到达93%的可用性，这将让其进一步靠近DUV光刻机（95%的可用性）。
数据显示，NXE:3600D 系统每小时可生产 160 个晶圆 (wph)，速率为 30mJ/cm?，这比 NXE:3400C 高 18%。二正在开发的 NXE:3800E系统最初将以 30mJ/cm?的速率提供大过195wph的产能，并在吞吐量升级后到达220wph。
据先容，NXE:3600E 将在像差、重叠和吞吐量方面举行渐进式光学改善。
从semiwi的报道中我们可以看到，在0.33 NA的EUV光刻机领域，ASML 蹊径图包罗到 2025 年左右推出吞吐量约为220wph 的 NXE:4000F。根据EUV 执行副总裁Christophe Fouquet在加入高盛虚拟峰会的时刻的说法，公司之以是把新装备称它为 F，由于ASML也希望通过该装备能显著提高生产力，这主要归功于公司希望在该系统的功率上能够更进一步。
至于产能的增添幅度，Christophe Fouquet示意，这可能会到达10%到20%，但他们依然还没有最终确定。不外ASML现在设计在 2025 年左右交付第一个NXE:4000F系统。
semiwiki在文章中示意，对于 0.33 NA 系统，ASML 正致力于通过增添吞吐量和降低总能量来削减每次曝光所需的功耗，而双重图案甚至也将成为0.33NA光刻机需要发力的一个方面。
如在之前的报道中指出，在发力0.33 NA光刻机的时刻，ASML也在加速0.55 NA光刻机的进度。而继英特尔示意将在2025年使用上High-NA光刻机之后，台积电在日前也将High-NA光刻机的应用时间放在2024年。这无疑是大大提升了先进EUV光刻机的应用时间。
由于从相关资料可以看到， 0.33 NA的通例 EUV 光刻机从原型机出货（2010 年）到量产机出货（2019 年）用了约莫10 年时间。若是相关报道属实，那就意味着 0.55 NA 的high NA EUV 光刻机从原型机出货（2023年）到量产机出货（2026 年）只需要短短的三年。
0.55 NA EUV光刻机的目的
关于为什么要提升EUV光刻机的NA，这在许多文章中也都谈过。
归根到底，高数值孔径 EUV 系统的利益可以用一个词来归纳综合——分辨率。由于凭证瑞利公式，将孔径从0.33增添到 0.55，可以成比例地提高可实现的临界尺寸——从0.33 NA 系统的 13nm提升到0.55 NA EUV 可能低至 8nm。
在上个月举行的 SPIE 集会上，ASML 和蔡司讲述说，虽然开发正在按设计举行，但预计要到 2023 年才气安装第一个0.55 NA EUV系统。如图所示，ASML 的蹊径图将第一个High NA 系统 (EXE:5000) 安装在 ASML 工厂的实验室中，并于 2023 年与 Imec 团结运行，以举行开端评估。
EXE:5000 系统应在 2024 年交付给客户，生产型 EXE:5200 系统应在 2025 年左右交付给客户用于生产使用，
在semiwiki的文章里他们谈到，High-NA 的光学器件比 0.33 NA 的要大得多，需要怪异的设计方式。0.55 NA 系统将具有一个变形镜头系统，在一个偏向上具有 4 倍的缩小率（与 0.33 NA 相同），在正交偏向上具有 8 倍的缩小率。由于reticle的尺寸和 8 倍的缩小，可打印区域尺寸在扫描偏向上减半至 16.5nm。
为了更快地推动High NA EUV光刻机落地，ASML正在和许多研究机构和企业携手，如imec就是他们一个很主要的互助火棒。
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imec执行长Luc Van den hove示意，imec与ASML互助开发High-NA手艺，ASML现在正在生长首台0.55 High-NA EUV微影扫描装备EXE:5000系统的原型机。他指出，与现有的EUV系统相比，High-NA EUV微影装备预计将能在削减曝鲜明影次数的情形下，实现2奈米以下逻辑芯片的要害特征图案化。
而为了确立首台High-NA EUV原型系统，imec连续提升当前0.33 NA EUV微影手艺的投影剖析度，借此展望光刻胶涂布薄化后的成像显示，以实现微缩化线宽、导线间距与接点的周详图案转移。
同时，imec携手质料供应商一同展示新兴光刻胶与涂底质料的测试效果，在High-NA制程中乐成到达优异的成像品质。同时也提出新制程专用的显影与蚀刻解决方案，以削减微影图案的缺陷与随机损坏。
从这个形貌中我们可以看到，对于0.55 NA的光刻机，需要更新的不只是其光刻机系统。同时还需要在光掩模、光刻胶叠层和图案转移工艺等方面齐头并进，才气让新装备应用成为可能。
生态系统全力以赴
在晶圆厂中，芯片制造商需要行使光刻机和其他装备来生产芯片。使用在设计阶段天生的文件花样，光掩模设施确立掩模。掩模是给定芯片设计的主模板，最终被运送到晶圆厂。从那里，晶圆被插入到涂层机/显影系统中。该系统将一种称为光刻胶的光敏质料倒在晶圆上。
然后，将掩模和硅片插入光刻扫描仪中。在操作中，扫描仪发生光，光通过一组投影光学器件和系统中的掩模传输。光照射光刻胶，在硅片上形成图案。
从过往从DUV到EUV升级一样，来到High-NA EUV上也需要新的光掩模类型。由于在更高的孔径下，光子以更浅的角度撞击掩模，相对于图案尺寸投射更长的阴影。“漆黑”、完全被遮挡的区域和“明亮”、完全曝光的区域之间的界限变为灰色，从而降低了图像对比度。
据Semiengineering报道，有几个选项可用于降低有用吸收器(effective absorber)高度，从而降低 3D 掩模效果的影响。第一个也是最简朴的方式是减小吸收质料的厚度。
Imec 高级图案化项目总监 Kurt Ronse 在接受Semiengineering时示意，由High NA EUV 图案化的第一层可能具有相对宽松的尺寸，约为 28nm。简朴地降低吸收器高度应该提供足够的对比度。
然而，随着功效不停缩小，制造商将需要重新思量吸收质料。Erdmann 指出，现在使用的钽基吸收体(tantalum-based absorber)的光学特征相对较差。降低吸收体的折射率将改善剂量-尺寸特征，在恒定曝光剂量下实现更小的特征。
同时，增添消光系数会削减三维效应。
然而，n和k不是掩模制造商可以简朴地在工艺刻度盘上设置的自力参数，它们是质料属性，因此相互相关，并与吸收器的其他特征相关。为了接纳新质料，掩模制造商必须能够蚀刻它并修复缺陷。
现在用于钽吸收体的反映性离子蚀刻是一些候选质料的一种选择，但新的吸收体仍可能需要新的蚀刻工艺和新的化学物质。“由于接触层和金属层有差其余要求，他们可能也需要差其余吸收体。”Ronse说。
根据他所说，在这方面还没有泛起共识选择，然而为了继续举行工艺开发，掩模制造商也需要行业的分外指导。
Semiengineering进一步指出，光在穿过光掩模的吸收器图案后，EUV 光子遇到硅片及其光刻胶层（ photoresist blanket）。减小的焦深使得同时保持光刻胶叠层的顶部和硅片平面聚焦变得加倍难题。
若是焦点错误使相邻特征靠得太近，则间隙无法祛除并泛起桥接缺陷。若是特征之间的空间太大，则所获得的光刻胶特征太薄并在其自身重量下塌陷。
因此降低光刻胶的厚度既可以提高焦点，又可以降低图案崩塌的风险。但与此同时，也会带来分外的挑战。如在报道中披露，一种有希望的替换品是金属氧化物光刻胶。
据报道，这种光刻胶使用入射光子来剖析氧化锡纳米团簇（ tin-oxide nanoclusters）。氧化物簇（oxide clusters ）可溶于显影剂中，而金属锡则不溶这些是负性光刻胶。曝光使质料不溶。
金属氧化物本质上更耐蚀刻并吸收更多的 EUV 光子，从而使它们能够以更薄的层实现可比的效果。但不幸的是，接触孔，可能是高数值孔径 EUV 曝光的第一个应用，然而它需要正的光刻胶。
此外，其他与 EUV 相关手艺也在研究中，例如 pellicles。这是一个用于笼罩掩膜，防止颗粒落在其上的产物。
相关报道指出，ASML 开发了新的 EUV pellicles。同时，Imec 的碳纳米管pellicles在 ASML 的 EUV 扫描仪上的透射率到达了 97.7%。单壁和多壁pellicles都是有前途的。
根据Imec 手艺职员的主要成员 Emily Gallagher 所说：“这两种类型都显示优越，在 CD 平均性、LWR 和耀斑方面，与无pellicle参考相比，成像差异极小。凭证丈量的这些pellicle的 EUV 吸收率在 95.3% 到 97.7% 之间，预计剂量会略有增添。”
写在最后
在生态系统的通力互助下，ASML正在起劲土推动High-NA光刻机成为可能。与此同时，他们还在加大EUV光刻机的产能提升，并与产业一起，推动这些先进的手艺面向更多的应用。
凭证ASML 在一季度财政集会上披露的数据，公司的目的是在 2022 年出货 55 台 EUV系统，并到 2025 年实现（最多）90 台工具的设计。ASML 同时还认可， 90 台可能跨越 2025 年的现实需求，不外他们将其形貌为为知足2030 年 1 万亿美元半导体行业需求所做出的伟大起劲。
Christophe Fouquet在高盛的集会上则强调，High NA EUV光刻机将首先在逻辑芯片上应用，随后，DRAM甚至3D DRAM也会是High NA EUV光刻机关注的偏向。
责任编辑：万南文章纠错
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