ASML最新一代EUV设备2025年量产

当前半导体制程微缩到10纳米节点以下，包括开始采用的7纳米制程，以及未来5纳米、3纳米甚至2纳米制程，EUV极紫外光光刻技术已成为不可或缺的设备。藉由EUV设备导入，不仅加快生产效率、提升良率，还能降低成本，使不仅晶圆代工业者积极导入，连DRAM记忆体的生产厂商也考虑引进。为了因应制程微缩的市场需求，全球主要生产EUV设备的厂商艾司摩尔（ASML）正积极开发下一代EUV设备，就是High-NA（高数值孔径）EUV 产品，预计几年内就能正式量产。

根据南韩媒体《ETNews》报导，High-NA的EUV设备与目前EUV设备的最大不同点，在于使用EUV 曝光时，透过提升透镜解析度，使解析度（resolution）和微影叠对（overlay）能力比现行EUV系统提升70%，达到业界对几何式芯片微缩（geometric chip scaling）的要求。ASML利用德国蔡司半导体业务部门的技术提升透镜解析度，就为了此目的，ASML 2016年正式收购德国蔡司半导体业务部门24.9%股权。

针对下一代High-NA的EUV 产品，ASML之前也已从3个主要客户取得4 台订单，并售出8台High-NA EUV产品的优先购买权。这些订单中，晶圆代工龙头台积电也是其中之一。2018年时，台积电就宣布增加3亿美元资本支出，为下一代EUV设备的预付款，也就是已预购新一代High-NA的EUV设备。针对新一代High-NA EUV设备，ASML预计2025年正式量产。

新型号3400C将亮相

在去年年底，ASML的副总裁Anthony Yen表示，他们已经开始研发下一代光刻机3400C。他表示，在他们公司看来，一旦现有的系统到达了极限，他们有必要去继续推动新一代产品的发展，进而推动芯片的微缩。

据介绍，较之他们的客户三星、Intel和台积电都正在使用的3400系列，ASML 5000将会有更多的创新。Yen在本周于旧金山举行的IEEE国际电子设备会议上告诉工程师，其中最引人注目的是机器数值孔径（numerical aperture）从现在的0.33增加到0.55 。数值孔径是无量纲（dimensionless quantity）的数量，与光的聚焦程度有关。数值孔径越大意味着分辨率越高。改变EUV机器中的数值孔径将需要更大，更完美抛光的成像镜组。

EUV光是通过使用来自高功率二氧化碳激光器的双脉冲瞄准微小锡滴而产生的。第一个脉冲将锡滴重新塑造成模糊的薄饼形状，这样第二个脉冲就会更加强大并且跟随它仅仅3微秒，它可以将锡爆炸成等离子体，并以13.5纳米的光照射。然后将光聚集，聚焦并从图案化的掩模上弹开，使得图案将投射到硅晶圆上。

通过提升功率，ASML已经将每小时可以处理的晶圆数量提升了。功率越大意味着晶圆可以更快地曝光。在195瓦特的时候，他们每小时可以处理125片晶圆; 功率在2018年年初达到246 W之后，这个数字则来到了140片晶圆。该公司全年都在对客户机器进行改造，以期达到更高的标准。

下一代机器将需要更多的EUV瓦数。在实验室中，ASML已破解410 W，但尚未达到芯片生产所需的，足够好的占空比（duty cycle）。更强大的激光器将有所帮助，但这可能会增加锡液滴的速度。在今天的机器中，锡滴每秒被射出50,000次，但Yen表明，新产品的液滴发生器的运行速度或将达到80,000赫兹。

与此同时，该公司正在改进其3400系列的功能。新版本3400C将于2019年下半年发布，效率提升到每小时处理超过170片晶圆。但在EUV发展过程中，最大的一个痛点就在于极其昂贵的MASK，这些MASK可以“保持”铸造在硅片上的图案。这种被称为薄膜的覆盖物，用于保护掩模免受杂散粒子的影响，吸收太多光线。ASML表示，现有的薄膜可以传输83％的光。这就将产能吞吐量降低到每小时116个晶圆。Yen说，他们的目标是将传输率提高到90％。ASML也正在努力保持机器内部比现在更清洁，这样客户可以随意使用没有薄膜的MASK。