從2018年以來，ASML一是在加速EUV技術(shù)導(dǎo)入量產(chǎn)；二是擴(kuò)大EUV生產(chǎn)規(guī)模，從2018年的22臺(tái)增加到2021年的42臺(tái)，2022年逾50臺(tái)，2023年生產(chǎn)臺(tái)數(shù)將進(jìn)一步增加；三是實(shí)驗(yàn)以0.55 NA取代目前的0.33 NA，具有更高NA的EUV微影系統(tǒng)能將EUV光源投射到較大角度的晶圓，從而提高分辨率，并且實(shí)現(xiàn)更小的特征尺寸。
0.33 NA
目前主力出貨的TWINSCAN NXE: 3600D套刻精度為1.1nm，曝光速度30 mJ/cm2，每小時(shí)曝光160片晶圓，年產(chǎn)量為140萬(wàn)片。據(jù)悉，NXE:3600D能達(dá)到93%的可用性，2023年有望達(dá)到進(jìn)DUV光刻機(jī)95%的可用性。
從2017年第二季出貨第一臺(tái)量產(chǎn)機(jī)型TWINSCAN NXE: 3400B至今，包括NXE: 3400B、NXE: 3400C和NXE: 3600D累計(jì)出貨超過150臺(tái)。
根據(jù)ASML EUV光刻機(jī)路線圖顯示，預(yù)計(jì)2023年出貨的NXE:3800E最初將以30mJ/cm?的速度提供大過每小時(shí)195片的產(chǎn)能，并在吞吐量升級(jí)后達(dá)到每小時(shí)220片，同時(shí)在像差、重疊和吞吐量方面進(jìn)行漸進(jìn)式光學(xué)改進(jìn)；預(yù)計(jì)2025年出貨的NXE:4000F，套刻精度為0.8nm，吞吐量每小時(shí)220片。
腳注1/2/3表明，初始晶圓每小時(shí)規(guī)格可能從 20mJ/cm2(250W) 開始，隨后到 30mJ/cm2(500W)，更有可能是60mJ/cm2(500W)
0.55NA
在提升0.33 NA產(chǎn)能的同時(shí)，也在加快0.55 NA的研發(fā)進(jìn)度。EUV光刻機(jī)路線圖顯示，2023年將推出0.55 NA的EXE:5000樣機(jī)，套刻精度為1.1nm，可用于1納米生產(chǎn)。按照業(yè)界當(dāng)前的情況推測(cè)，真正量產(chǎn)機(jī)型EXE:5200B出貨可能要等到2024年。英特爾位于亞利桑娜州的D1X P3已經(jīng)在今年啟用，新的潔凈室在等著2024年安裝EXE:5200B，2025年投產(chǎn)Intel 20工藝。
2022年SPIE先進(jìn)光刻大會(huì)傳出消息，ASML在其位于Veldhoven的新潔凈室中已經(jīng)開始集成第一個(gè)0.55 NA EUV設(shè)備，原型機(jī)有望在2023年上半年完成；同時(shí)正在與IMEC建立一個(gè)原型機(jī)測(cè)試工廠，將在其中建造0.55 NA系統(tǒng)，連接到涂層和開發(fā)軌道，配備計(jì)量設(shè)備，并建立與0.55 NA工具開發(fā)相伴的基礎(chǔ)設(shè)施，包括變形成像、新掩膜技術(shù)、計(jì)量、抗蝕劑篩選和薄膜圖案化材料開發(fā)等，并準(zhǔn)備最早在2025年使用生產(chǎn)模型，在2026年實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
當(dāng)然，光刻機(jī)作為一個(gè)由來自全球近800家供貨商的數(shù)十萬(wàn)個(gè)零件組成的“龐然巨物”，僅靠ASML一家努力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其他和光刻機(jī)有關(guān)的廠商也已全力以赴，一切都在按計(jì)劃進(jìn)行。
鏡頭的研發(fā)進(jìn)度肯定影響新機(jī)型的出貨時(shí)間。蔡司為0.55 NA推出形變鏡頭，新的鏡頭系統(tǒng)在x方向上放大4倍，在y方向上放大8倍，使得曝光光場(chǎng)減半，由原來858mm2（26mm ×33mm）縮小為429 mm2（26mm ×16.5mm）。為了不影響單位生產(chǎn)率，必須通過實(shí)現(xiàn)2倍曝光掃描速度來解決因?yàn)?.55 NA光刻機(jī)系統(tǒng)所帶來的2倍的曝光次數(shù)。
光源方面，ASML圣地亞哥實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過500W的光源功率，從經(jīng)驗(yàn)來看，研究開發(fā)達(dá)到生產(chǎn)需要約2年的時(shí)間，2024年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)該沒有問題。500W可以允許0.55 NA半場(chǎng)成像光刻機(jī)上在60mJ/cm2曝光能量條件下，吞吐量達(dá)到每小時(shí)150片的生產(chǎn)效率。
EUV光刻膠方面，化學(xué)放大光刻膠 (chemically-amplified resists，CAR) 和金屬氧化物光刻膠（metal-oxide resists）還處于推進(jìn)階段，優(yōu)化參數(shù)仍在評(píng)估中，包括劑量敏感性、粘度、涂層均勻性與厚度、可實(shí)現(xiàn)的分辨率以及對(duì)曝光時(shí)材料內(nèi)光子/離子/電子相互作用。
當(dāng)然還有一個(gè)成本問題。目前出貨的0.33 NA光刻機(jī)售價(jià)約在10億元到15億元之間，那么未來0.55 NA光刻機(jī)售價(jià)多少合適，估計(jì)將翻倍，約在20億元到30億元之間。但是，0.55 NA EUV能夠減少晶圓廠的生產(chǎn)周期，因?yàn)閱未?.55 NA EUV所需的總處理時(shí)間將少于多次通過0.33 NA EUV的總處理時(shí)間，生產(chǎn)周期縮短意味著提高了產(chǎn)能；另一方面，也提高了芯片設(shè)計(jì)的靈活性，可以縮短芯片設(shè)計(jì)周期。
不過目前看來，客戶下單還是挺積極，臺(tái)積電、英特爾、三星電子和SK海力士都訂購(gòu)了0.55 NA光刻機(jī)。
未來High-NA (0.7 NA)
2022年SPIE先進(jìn)光刻大會(huì)上，英特爾的Mark Phillips預(yù)測(cè)，未來High-NA也許是0.7 NA。就是不知道代價(jià)有多大。
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