EUV極紫外光刻技術
（1）極紫外光
波長為 13.5nm 的極紫外 (EUV) 光刻系統的最新發展，以取代 193i 光刻。為了應對多圖案成本上升的趨勢，EUV 系統在曝光吞吐量（每小時晶圓數），曝光強度和系統正常運行時間方面已達到生產狀態。

如上圖所示，業界正在積極開展研發工作，以發布第二代 EUV 系統。該系統將在透鏡路徑中加入更高的數值孔徑 (NA = 0.55)，從而實現更精細的間距分辨率，并再次重新校準 EUV 多重圖案化與第一代 NA=0.33 設備的每層成本趨勢。
可以肯定的是，EUV 系統是一個工程奇跡。然而，EUV 光刻演化的一個經常被低估的方面是相應光刻膠材料的相應開發工作。
（2）光刻膠基礎知識
將涂有光刻膠的硅片選擇性地暴露于高能光子（或高能電子）會導致原始材料的化學鍵構型發生變化。對于（正性）有機光刻膠聚合物（organic photoresist polymer），入射光子會導致“脫保護”（deprotection）化學反應；隨后的步驟是將曝光的硅片浸入顯影劑中，從而溶解脫保護的聚合物。雖然每個新工藝節點的尺寸目標更加嚴格，但基本目標并沒有真正改變：
? 對光子波長/能量的高吸光度和選擇性 (E=h*f)：目標是更低的光子劑量 (mJ/cm**2) 和更大的曝光寬容度

EUV光刻機
EUV光刻機已經成為芯片制造的支柱，臺積電和三星等晶圓廠這幾年不斷追逐5nm和3nm等先進工藝，本身就是EUV光刻機采購大戶，再加上現在這幾大晶圓廠紛紛擴產建廠，無疑又加大了對EUV光刻機的需求。
而現在除了晶圓廠等邏輯廠商之外，存儲廠商也逐漸來到光刻機采用階段，甚至與ASML簽下多年的大單。
EUV光刻機的爭奪戰，逐漸白熱化。

晶圓廠擁抱EUV光刻機，英特爾加倍重視
多個研究表明，在三大晶圓廠中，英特爾迄今為止購買的EUV工具相對較少，并且尚未開始購買這些極其昂貴，交貨時間非常長，供應受限的系統。
據Mizuho Securities Asia Limited的一份關于ASML的報告，其預測了EUV客戶臺積電、三星、英特爾的購買情況，如下圖所示，相對來說，英特爾處于落后地位，這與其在工藝節點的落后有關。
ASML宣布，其在 2020 年出貨了31臺EUV工具。雖然這表明EUV現已達到成熟，但仍低于其 35 臺出貨計劃。然而，未能達標的部分原因是英特爾有據可查的7nm延遲：這減少了ASML四個單位的出貨量。



每種光有著不同的波長，相應地各自的折射率不同。原來七種顏色的光是平行的，混合在一起看起來是白色，經過折射后每種顏色的光有不同的折射角，彼此間不再平行，而是變成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色7種顏色。

X射線的波長從0.001nm到10nm。而更小的波長意味著可以減少光波的衍射，利于形成微小清晰的影像。EUV極紫外光刻技術，現今技術相對成熟，光學特性佳，經濟性好。而x射線光刻機技術，具有更好的穿透性，可以成形的縱橫比更高，制造下一代3D晶體管與更小納米的芯片。

下一代EUV光刻機
多年來，芯片制造商使用基于光學的193nm波長光刻掃描儀來對芯片中最先進的功能進行圖案化。通過多重圖案化，芯片制造商已將193納米光刻技術擴展到10或7納米。但是在5nm處，當前的光刻技術已經失去動力。所以EUV光刻機就被推上歷史舞臺，這將NA（breaking index）從大約1.0提高到大約1.35納米。

ASML的EUV光刻機目前使用的還是第一代，EUV光源波長在13.5nm左右，物鏡的NA數值孔徑是0.33，發展了一系列型號。但是，現在第一代的EUV光刻機的NA指標太低，解析度不夠。所以在第一代EUV光刻機你爭我搶的局面下，下一代光刻機也在被呼喚。
在ASML的規劃中，第二代EUV光刻機的型號將是NXE：5000系列，其物鏡的NA將提升到0.55，進一步提高光刻精度，半導體工藝想要突破1nm制程，就必須靠下一代光刻機。不過這也將更加昂貴，其成本超過一架飛機，預計成本超過3億美元。
但下一代high-NA EUV的演進卻不是那么容易，未來工藝節點向高數值孔徑（“high NA”）光刻的過渡不僅需要來自系統供應商（例如 ASML）的巨大工程創新，還需要對合適的光刻膠材料進行高級開發。EUV光刻演化的一個經常被低估的方面是相應光刻膠材料的相應開發工作，尋找合適的光刻膠必須與系統開發同時進行。
High-NA EUV光刻系統將始于N2、N2+技術節點，ASML預計將在2022年完成第一臺High-NA EUV光刻機系統的驗證，并計劃在2023年交付給客戶。ASML宣布，它現在預計High-NA設備將在 2025 年或2026年（由其客戶）進入商業量產。如三星、臺積電和英特爾等的客戶們也一直呼吁開發High-NA 生態系統以避免延誤。

參考鏈接：
https://www.gelonghui.com/p/473007
https://www.huxiu.com/article/441068.html
https://www.gelonghui.com/p/473007

總結

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