支撑2埃米量产！ASML最新路线图曝光：2030年推出Hyper NA EUV！

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来历：芯智讯

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近年来，跟着半导体顶级制程工艺越来越迫临物理极限，荷兰光刻机大厂ASML出产的EUV光刻机现已成为了继续推进晶体管微缩的要害设备，而当制程工艺进入2nm以下的埃米年代，或许就需求用到价格高达3.5亿欧元的High NA EUV（0.55NA）光刻机。在2023年末，ASML现已开端向英特尔交付了首套High NA EUV光刻机，英特尔也于上个月完成了拼装。尽管，High NA EUV光刻机刚开端出货，可是ASML现已在赶紧研制新一代的Hyper-NA EUV光刻机，为其寻觅适宜的解决方案。依据EETimes报道，ASML近期发布了还处于开发前期阶段的Hyper NA EUV光刻机的技能蓝图，估计最快将会在2030年推出。

Hyper NA EUV光刻机2030年推出

ASML前总裁兼首席技能官、现任公司参谋Martin van den Brink在2024年5月举办的imec ITF World的讲演中宣告，ASML现已可用其试验性质的High NA EUV（EXE：5200）光刻机打印出产8nm线宽，这是的新纪录，这打破了该公司在4月初其时创下的记载（10nm线宽），并且还具有必定程度的堆叠掩盖。Martin van den Brink着重，ASML当时现已取得了超卓的开展，因而，对High NA EUV光刻机的开展充满决心，估计未来将可以继续打破其极限。

一起，Martin van den Brink还泄漏，ASML计划在2030年左右正式推出Hyper NA EUV光刻机，其数值孔径（NA）将到达0.75，以便完成更高分辨率的图画化及更小的晶体管特征。相较之下，High NA EUV光刻机的数值孔径为0.55，规范EUV光刻机则是0.33。关于ASML而言，“十年后，咱们将具有一个Low NA、High NA 和 Hyper NA 的共用的单一EUV渠道”，借此可以进一步改进本钱和交货时刻。

从最新曝光的ASML光刻机道路图来看，0.75NA的Hyper NA EUV光刻机的类型的前缀为“HXE”，估计首款产品将会在2030年前后推出。

imec图画化项目总监Kurt Ronse也感叹道，这是 ASML 初次将 Hyper NA EUV光刻机添加到其产品道路图傍边。

从设备出产功率的道路图来看，ASML刚刚出货的High NA EUV光刻机（EXE:5000），现在的出产速度仅每小时150片晶圆，估计到2026年左右，将会提升到每小时约200片晶圆，到时也会推出第二代的High NA EUV光刻机（EXE：5200B），2028年前后会推出第三代的High NA EUV光刻机（EXE：5400），2030年前后将会推出更高速的第四代High NA EUV光刻机（EXE：5600），将选用高透射率、低PFR的柔性发光器。后续到2035年前后，新的High NA EUV光刻机产能将会提高到每小时300片晶圆，到达现在出货的High NA EUV光刻机（EXE：5000）产能的2倍。可是该道路图并未泄漏Hyper NA EUV光刻机的出产功率数据，不过考虑到Hyper NA EUV光刻的机的杂乱度及面对的更多的应战，估计初期的产能将会低于每小时200片晶圆。

从支撑的工艺节点来看，依据Martin van den Brink 此前发表的未来15年的逻辑器材的工艺道路图来看，运用现在的0.3NA的规范型EUV光刻机支撑到2025年2nm的量产，再往下就需求经过多重曝光技能来完成，但支撑到2027年量产的1.4nm将会是极限。而0.55NA的High NA EUV光刻机则可以支撑到2029年1nm制程的量产，假如选用多重曝光，则可以支撑到2033年量产的5埃米（0.5nm）制程节点，再往下就或许必需求选用0.75NA的Hyper NA EUV光刻机，或许可以支撑到2埃米（0.2nm）以下的制程节点，这儿道路图上打了一个问号，所以不确定Hyper NA EUV光刻机能否支撑下去。

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这儿需求着重的是，尽管一个硅原子的直径大约就在1埃米左右，可是这儿的一切的制程节点命名都仅仅等效目标，并不是实在的物理目标。2埃米制程节点的对应的晶体管的金属距离为大约在16-12nm，进入到2埃米以下制程以下，金属距离才会进一步缩小到14-10nm。

当然，这儿光有先进的先进的光刻机是不行的，还需求先进的掩模和光刻胶，以及更杂乱的晶体管架构来进行支撑，这需求许多的研制资金投入。

现在，其他运用 EUV 光刻机的抢先芯片制作商，如三星、美光和 SK 海力士，也在考虑High NA EUV光刻机。台积电或许也会提早运用这项技能。ASML上星期暗示，或许将在2024年末前向台积电出货High NA EUV光刻机。

Ronse 表明：“High NA 应该会继续贯穿从 2nm 到 1.4nm、10埃米乃至7埃米的工艺节点。”他弥补说，尔后，Hyper NA 将开端占有主导地位。

Hyper NA EUV面对的应战

“imec 在两年前就现已开端运用计算机模仿研讨 Hyper NA。现在有许多研讨正在进行，咱们能把NA提高到 0.55 以上，未来能到达 0.75、0.85 吗？Hyper NA肯定会带来一些新应战。”作为与 ASML 合作开发光刻技能已有 30 多年的老将，Kurt Ronse剖析道：“其间一个应战是，光的偏振从 0.55 NA 左右开端。假如高于 0.55 NA，你很快就会发现偏振正在损坏对比度，由于偏振方向之一基本上抵消了光线，你需求偏振器来防止这种状况。”可是，偏振器的缺陷是阻挠光线、下降能效并添加出产本钱。

“Hyper NA 的另一个应战是光刻胶。在 0.55 NA 时，咱们就现已将光刻胶变薄了。而Hyper NA 的状况则更糟。这将给蚀刻选择性带来更多应战。”Kurt Ronse说道。

尽管ASML现已向英特尔交付了首台High NA EUV光刻机，但英特尔现在仅仅将High NA EUV光刻机用于其Intel 18A工艺的测验，以堆集相关经历，后续要比及2026年才会被用于Intel 14A的量产。别的台积电高管此前也曾揭露表明，High NA EUV光刻机过分贵重，台积电依托现有的惯例EUV光刻机才能可支撑到2026年的A16制程量产。

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Ronse 表明：“台积电现在还不需求High NA EUV光刻机，它可以将其在两层图画化方面的专业知识与现有的 EUV 东西结合起来。两层曝光中真实要害的是边际方位差错，两个掩模有必要彻底对齐。并且两层图画化，意味着有必要把一切工作都做两遍，这很简单导致本钱添加。”Ronse 弥补道：“英特尔期望防止这种状况，他们或许没有像台积电那样把握EUV两层曝光。因而，他们更喜爱运用High NA EUV 来完成更高的分辨率。”

Martin van den Brink 在 Imec ITF World论坛上表明：“Hyper NA 这种分辨率更高的东西关于削减工艺过程至关重要，然后下降处理晶圆所需的本钱和动力。“Hyper NA 让咱们远离两层图画化的风险杂乱性，”Martin van den Brink 说道。

Hyper NA之后，未来在哪？

Martin van den Brink在2022年承受媒体采访时就曾表明，Hyper NA或许将是最终一个NA，并且不必定能真实投入出产，这意味经过数十年的光刻技能创新，咱们或许会走到当时半导体光刻技能之路的止境。即便Hyper NA可以完成，可是假如选用Hyper NA技能的制作本钱增长速度和现在High NA EUV技能相同（单台设备价格高达3.5亿欧元），那么经济层面几乎是不可行的。

不过，Martin van den Brink于2023年再次谈到Hyper NA EUV技能之际，好像添加了许多的决心，以为Hyper NA EUV将是一个时机，将成为2030年之后的新愿景。在最新的讲演傍边，Martin van den Brink以为，未来Hyper NA EUV比较High NA EUV上选用两层曝光的本钱将会更低。

从其他技能道路来看，尽管佳能推出了纳米压印技能，期望可以在某种程度上代替EUV光刻机，可是其出产率通常远低于High NA EUV光刻机。还有一种主意是，多束电子束光刻技能，它经过将图画直接写入硅晶圆来消除运用贵重的光掩模。仅有一家开发电子束光刻东西的公司——总部坐落荷兰的 Mapper 公司现已关闭。

明显，一旦未来Hyper NA也无路可走，那么就几乎没有其他代替品了。“你无法幻想会存在只要0.2nm的器材，”Ronse 说道。“它只要两个原子。在某个时分，现有的光刻技能道路必然会完结。”

“或许新资料或许会替代硅。有些新资料具有更高的电子迁移率，”Ronse 说道。“但这些资料很难放到硅晶圆上。研讨小组正在研讨这个问题。只要在电子有必要经过的几个层面上，你才需求堆积一层十分薄的新资料层。咱们需求的是可以在整个晶圆上均匀堆积该资料曾的专用设备。现在，它还在试验室里。咱们只在小范围内进行研讨。将会有新的堆积设备。此外，蚀刻这些资料或许愈加困难，因而咱们需求新的蚀刻技能。”

修改：芯智讯-浪客剑

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