ASML研发下一代EUV光刻机：分辨率提升70% 逼近1nm极限

　　一、2021年的交付量将是2019年的两倍左右

　　据国外媒体报道，在推出两代极紫外光刻机之后，阿斯麦公司又已在研发下一代极紫外光刻机，计划2022年年初开始出货。

　　阿斯麦是在2019年的年报中，披露他们正在研发下一代极紫外光刻机的，计划在2022年年初开始出货，2024/2025年大规模生产。

　　在EUV光刻机方面，荷兰ASML（阿斯麦）公司垄断了目前的EUV光刻机，去年出货26台，创造了新纪录。据报道，ASML公司正在研发新一代EUV光刻机，预计在2022年开始出货。根据ASML之前的报告，去年他们出货了26台EUV光刻机，预计2020年交付35台EUV光刻机，2021年则会达到45台到50台的交付量，是2019年的两倍左右。

　　光刻机是芯片生产中非常关键的设备，在工艺提升到7nm EUV、5nm之后，已只有极紫外光刻机能满足要求，阿斯麦则是目前唯一能制造极紫外光刻机的厂商。阿斯麦所生产的极紫外光刻机，光源的波长缩短到了13.5nm，而极紫外光刻机之前最先进的深紫外光刻机，使用的则是波长为193nm的光源。

　　作为目前全球唯一有能力制造极紫外光刻机的厂商，阿斯麦已经推出了两款极紫外光刻机，分别是TWINSCAN NXE:3400B和TWINSCAN NXE:3400C，可用于生产7nm和5nm的芯片，后者是最新推出的，去年共交付了9台。

　　目前ASML出货的光刻机主要是NXE:3400B及改进型的NXE:3400C，两者基本结构相同，但NXE:3400C采用模块化设计，维护更加便捷，平均维修时间将从48小时缩短到8-10小时。此外，NXE:3400C的产能也从之前的125WPH（每小时处理晶圆数）提升到了175WPH。

　　不论NXE:3400B还是NXE:3400C，目前的EUV光刻机还是第一代，主要特点是物镜系统的NA（数值孔径）为0.33。

　　二、新一代EUV光刻机分辨率提高70%

　　ASML最近披露他们还在研发新一代EUV光刻机EXE:5000系列，NA指标达到了0.55，主要合作伙伴是卡尔蔡司、IMEC比利时微电子中心。与之前的光刻机相比，新一代光刻机将采用 High-NA技术，有更高的数值孔径，分辨率和覆盖能力较他们当前的极紫外光刻机将提高70%。可以进一步提升光刻机的精度，毕竟ASML之前的目标是瞄准了2nm甚至极限的1nm工艺的。

　　不过新一代EUV光刻机至少到2022年才能出货，大规模出货要到2024年甚至2025年。而按照目前台积电和三星的进度来看，今年会量产5nm工艺，而3nm工艺虽然目前已有突破，但是可能也要等到2022年才会量产。

　　按照三星的规划，在6nm LPP之后，还有5nm LPE、4nm LPE两个节点，随后进入3nm节点，分为GAE（GAA Early）以及GAP（GAA Plus）两代。去年5月，三星的3nm GAE设计套件0.1版本已经就绪，以帮助客户尽早启动3nm的设计，但是量产应该要等到2022年以后了 。

　　而台积电的目标也是在2022年量产3nm工艺。据了解，目前台积电的3nm进展顺利，已经开始与早期客户进行接触。而台积电新投资6000亿新台币的3nm宝山厂也于去年通过了用地申请，将于今年正式动工。

　　三、开发3nm工艺的系统时面临巨大挑战

　　比利时研究机构IMEC和微影设备制造商ASML计划成立一座联合研究实验室，共同探索在后3纳米（post-3nm）逻辑节点的纳米级组件制造蓝图。IMEC和ASML之间已经建立将近30年的长期合作关系，此次双方这项合作是一项为期五年计划的一部份，将分为两个阶段。首先是开发并加速极紫外光（EUV）微影技术导入量产，包括最新的EUV设备准备就绪。

　　IMEC总裁兼首席执行官Luc Van den hove说，这些新机器中的第一台将安装在高NA EUV研究实验室进行早期测试。

　　那么IMEC在开发后3nm工艺的系统时面临哪些挑战？Van den hove表示，IMEC重点投入的三个主要的研究领域包括光阻技术、光罩的防尘薄膜技术，以及工艺优化。

　　Van den hove说：“光阻技术还需要进一步改进，才能减少缺陷率。你希望光阻剂更加灵敏，但更高的灵敏度会增加缺陷率。”

　　他说这是一个多次反复的过程，能够逐步提高性能，但这么多年来的进展速度相当缓慢。他强调，随着更多的EUV系统部署，生态系统中的光阻剂供应商越来越多，很快地就能够以更快的步伐带来更多的改善机会。

　　EUV的光罩防尘薄膜也来得相当慢。Van den hove表示，最大的挑战仍然是透明度，IMEC正计划解决这个问题。Van den hove补充说，IMEC在当前EUV技术发展中扮演的角色，就在于组织协调所有参与者——从光阻剂、光罩供应商到检验和计量以及最终的客户。

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