关于ASML正在开发下一代EUV光刻机性能分析

ASML的副总裁Anthony Yen日前表示，他们已经开始研发下一代光刻机。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; 功率在今年年初达到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。

Yen表示，ASML预计到2018年底将出货18台机器，并计划在2019年发货30台。然而，供应商的火灾将延迟他们在2019年的交付，该公司周二表示。8月，当GlobalFoundries取消7纳米芯片开发时，ASML失去了一位知名客户。这一举措消除了公司在2017年和2018年安装的两台EUV机器的需求，Yen表示。