當前半導體制程微縮到10納米節(jié)點以下，包括開始采用的7納米制程，以及未來5納米、3納米甚至2納米制程，EUV極紫外光光刻技術(shù)已成為不可或缺的設(shè)備。藉由EUV設(shè)備導入，不僅加快生產(chǎn)效率、提升良率，還能降低成本，使不僅晶圓代工業(yè)者積極導入，連DRAM記憶體的生產(chǎn)廠商也考慮引進。為了因應(yīng)制程微縮的市場需求，全球主要生產(chǎn)EUV設(shè)備的廠商艾司摩爾（ASML）正積極開發(fā)下一代EUV設(shè)備，就是High-NA（高數(shù)值孔徑）EUV 產(chǎn)品，預(yù)計幾年內(nèi)就能正式量產(chǎn)。

根據(jù)南韓媒體《ETNews》報導，High-NA的EUV設(shè)備與目前EUV設(shè)備的最大不同點，在于使用EUV 曝光時，透過提升透鏡解析度，使解析度（resolution）和微影疊對（overlay）能力比現(xiàn)行EUV系統(tǒng)提升70%，達到業(yè)界對幾何式芯片微縮（geometric chip scaling）的要求。ASML利用德國蔡司半導體業(yè)務(wù)部門的技術(shù)提升透鏡解析度，就為了此目的，ASML 2016年正式收購德國蔡司半導體業(yè)務(wù)部門24.9%股權(quán)。

針對下一代High-NA的EUV 產(chǎn)品，ASML之前也已從3個主要客戶取得4 臺訂單，并售出8臺High-NA EUV產(chǎn)品的優(yōu)先購買權(quán)。這些訂單中，晶圓代工龍頭臺積電也是其中之一。2018年時，臺積電就宣布增加3億美元資本支出，為下一代EUV設(shè)備的預(yù)付款，也就是已預(yù)購新一代High-NA的EUV設(shè)備。針對新一代High-NA EUV設(shè)備，ASML預(yù)計2025年正式量產(chǎn)。

新型號3400C將亮相

在去年年底，ASML的副總裁Anthony Yen表示，他們已經(jīng)開始研發(fā)下一代***3400C。他表示，在他們公司看來，一旦現(xiàn)有的系統(tǒng)到達了極限，他們有必要去繼續(xù)推動新一代產(chǎn)品的發(fā)展，進而推動芯片的微縮。

據(jù)介紹，較之他們的客戶三星、Intel和臺積電都正在使用的3400系列，ASML 5000將會有更多的創(chuàng)新。Yen在本周于舊金山舉行的IEEE國際電子設(shè)備會議上告訴工程師，其中最引人注目的是機器數(shù)值孔徑（numerical aperture）從現(xiàn)在的0.33增加到0.55 。數(shù)值孔徑是無量綱（dimensionless quantity）的數(shù)量，與光的聚焦程度有關(guān)。數(shù)值孔徑越大意味著分辨率越高。改變EUV機器中的數(shù)值孔徑將需要更大，更完美拋光的成像鏡組。

EUV光是通過使用來自高功率二氧化碳激光器的雙脈沖瞄準微小錫滴而產(chǎn)生的。第一個脈沖將錫滴重新塑造成模糊的薄餅形狀，這樣第二個脈沖就會更加強大并且跟隨它僅僅3微秒，它可以將錫爆炸成等離子體，并以13.5納米的光照射。然后將光聚集，聚焦并從圖案化的掩模上彈開，使得圖案將投射到硅晶圓上。

通過提升功率，ASML已經(jīng)將每小時可以處理的晶圓數(shù)量提升了。功率越大意味著晶圓可以更快地曝光。在195瓦特的時候，他們每小時可以處理125片晶圓; 功率在2018年年初達到246 W之后，這個數(shù)字則來到了140片晶圓。該公司全年都在對客戶機器進行改造，以期達到更高的標準。

下一代機器將需要更多的EUV瓦數(shù)。在實驗室中，ASML已破解410 W，但尚未達到芯片生產(chǎn)所需的，足夠好的占空比（duty cycle）。更強大的激光器將有所幫助，但這可能會增加錫液滴的速度。在今天的機器中，錫滴每秒被射出50,000次，但Yen表明，新產(chǎn)品的液滴發(fā)生器的運行速度或?qū)⑦_到80,000赫茲。

與此同時，該公司正在改進其3400系列的功能。新版本3400C將于2019年下半年發(fā)布，效率提升到每小時處理超過170片晶圓。但在EUV發(fā)展過程中，最大的一個痛點就在于極其昂貴的MASK，這些MASK可以“保持”鑄造在硅片上的圖案。這種被稱為薄膜的覆蓋物，用于保護掩模免受雜散粒子的影響，吸收太多光線。ASML表示，現(xiàn)有的薄膜可以傳輸83％的光。這就將產(chǎn)能吞吐量降低到每小時116個晶圓。Yen說，他們的目標是將傳輸率提高到90％。ASML也正在努力保持機器內(nèi)部比現(xiàn)在更清潔，這樣客戶可以隨意使用沒有薄膜的MASK。