Hyper-NA光刻系統(tǒng)，價格會再次翻倍嗎？

電子發(fā)燒友網報道（文/周凱揚）隨著去年年底首臺高NA EUV光刻系統(tǒng)正式交貨給英特爾，ASML這條新的產品線似乎即將開啟新一輪的先進晶圓制造設備統(tǒng)治?？烧鐒e的先進技術一樣，ASML已經開始在規(guī)劃下一代的Hyper-NA EUV光刻系統(tǒng)了。

從High-NA到Hyper-NA

在描述光學儀器角分辨率的瑞利準則等式（CD = k1?? λ / NA）中，CD為關鍵尺寸，又名線寬，代表了光刻工藝中的圖形處理精度。為了進一步提高這一精度，只有從k1（k1系數）、λ（光源波長）和NA（數值孔徑）上下手。其中k1是光刻工藝中由多個因素影響的系數，但其物理極限已經被確定在了0.25，所以提高精度的可行方案就被限制在了更小的光線波長和更高的數值孔徑上。

2022年，ASML宣布了基于0.55NA打造的新一代EUV光刻系統(tǒng)，系列代號為EXE:5000，首個EXE:5000機器打造的芯片將基于英特爾的2nm邏輯工藝節(jié)點。然而，面對延續(xù)摩爾定律的難度越來越高，在埃米時代，即便是0.55NA的系統(tǒng)，很快也會變得不夠看，不少廠商甚至都已經開始考慮多重曝光，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)研究路線圖 / ASML

為了解決這一問題，在imec舉辦的ITF World 2024大會上，ASML再度宣布下一代EUV光刻系統(tǒng)的路線圖。ASML將從2028年開始打造具備0.75NA的Hyper-NA系統(tǒng)，預計于2030年開始交付，2030年之后ASML甚至可能會繼續(xù)向0.85NA推進。

HyperNA帶來的挑戰(zhàn)

盡管ASML表示Hyper-NA是未來EUV機器的必行之路，但目前0.75NA的EUV機器尚在可行性研究階段，相關的研究、系統(tǒng)和材料都還八字沒有一撇。對于更高NA的EUV系統(tǒng)而言，ASML面臨的首個挑戰(zhàn)就是光學系統(tǒng)。

在高于0.55的NA下，偏振方向對光線影響進一步提高，甚至是抵消了光源發(fā)出的光線。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阻擋/吸收光線，從而降低系統(tǒng)效率，進一步增加成本。

更重要的是，目前ASML的EUV系統(tǒng)光學系統(tǒng)由蔡司獨家供應，因為只有他們擁有打造平坦度極高的EUV反射鏡片。雖然用于更高NA的鏡片還沒有被打造出來，但蔡司表示他們可以在光學上解決這一挑戰(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到厚度要求，但其靈敏度還達不到0.33NA系統(tǒng)所用光刻膠的水準，因此所需的曝光劑量較大，影響了生產效率。而在0.75NA下，勢必需要更薄的光刻膠，屆時也會對光刻膠的材料提出更高的挑戰(zhàn)。不僅如此，光刻膠的三維效應也會進一步加劇，光刻膠本身的結構設計也要做出改良。

要知道，對于ASML來說，并非造出更高NA的系統(tǒng)后就萬事大吉了，他們也需要和行業(yè)伙伴合作，將每小時的晶圓產量維持在一個相對合理高效的水平。

最后就是成本問題，0.33NA EUV系統(tǒng)的價格在1.2億美元左右，而0.55NA EUV系統(tǒng)的價格則飆升至3億到4億美元。ASML CTO Martin Van den Brink表示，如果Hyper-NA系統(tǒng)的價格增長幅度和0.55NA系統(tǒng)一樣的話，那么哪怕對臺積電這樣的晶圓大廠而言，從經濟角度上看也是不可行的。