用以高檔邏輯性半導(dǎo)體材料批量生產(chǎn)的EUV（Extreme Ultra-Violet，極紫外光光刻技術(shù)）曝出技術(shù)性的將來宏偉藍(lán)圖慢慢“踏入”大家的視線，從7nm環(huán)節(jié)的技術(shù)性連接點(diǎn)到2020年（今年，也是以2020年剛開始），每2年~三年一個(gè)環(huán)節(jié)向新的技術(shù)性連接點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。

高檔邏輯性半導(dǎo)體材料的技術(shù)性連接點(diǎn)和相匹配的EUV曝出技術(shù)性的宏偉藍(lán)圖。

換句話說，在EUV曝出技術(shù)性的開發(fā)設(shè)計(jì)比較順利的狀況下，5nm的批量生產(chǎn)日程表時(shí)間會(huì)大概在二零二一年，3nm的批量生產(chǎn)時(shí)間大概在2023年。有關(guān)更優(yōu)秀的2nm的技術(shù)性連接點(diǎn)，還處在模糊不清環(huán)節(jié)，小編猜想，其批量生產(chǎn)時(shí)間更快也是在2026年。

決策解像度（Half Pitch）

的是光波長和數(shù)值孔徑、工程項(xiàng)目指數(shù)

技術(shù)性連接點(diǎn)的發(fā)展趨勢(shì)促進(jìn)著半導(dǎo)體材料曝出技術(shù)性解像度（Half Pitch）的發(fā)展趨勢(shì)，ArF液浸曝出技術(shù)性和EUV曝出技術(shù)性等的解像度（R）和曝出光波長（λ）正相關(guān)，和電子光學(xué)的數(shù)值孔徑（NA，Numerical Aperture）反比，換句話說，假如要擴(kuò)大解像度，必須在減少光波長的另外，擴(kuò)張數(shù)值孔徑。

事實(shí)上，解像度和被稱作“工程項(xiàng)目指數(shù)（k1）”的線段也成一定的占比關(guān)聯(lián)。假如減少工程項(xiàng)目指數(shù)，解像度便會(huì)升高?？墒?，工程項(xiàng)目指數(shù)假如減少到最少規(guī)定值(0.25)，就沒法再減少了。

ArF液浸曝出技術(shù)性、EUV曝出技術(shù)性中的解像度（Half Pitch）（R）和光波長、數(shù)值孔徑（NA）、工程項(xiàng)目指數(shù)（k1）的關(guān)聯(lián)。

在ArF液浸曝出技術(shù)性、EUV曝出技術(shù)性中，燈源的光波長是固定不動(dòng)的，沒法更改。順帶說一下，ArF液浸曝出的光波長是193nm，EUV曝出的光波長是13.5nm。二者有超出10倍的差別，單純性測(cè)算得話，EUV曝出肯定是占上風(fēng)。

對(duì)ArF液浸曝出技術(shù)性之前的光印刷制版（lithography）技術(shù)性而言，提升 數(shù)值孔徑是提升 解像度的合理方式。從總體上，便是根據(jù)改進(jìn)做為曝出機(jī)器設(shè)備的Stepper和Scanner，來提升 數(shù)值孔徑。

與之反過來，應(yīng)用EUV曝出技術(shù)性得話，不太必須更改數(shù)值孔徑，EUV曝出技術(shù)性運(yùn)用X線的反射面光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)有著比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，另外光學(xué)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變也會(huì)隨著著高額的開發(fā)設(shè)計(jì)項(xiàng)目投資。因此 ，以往一直以來EUV曝出機(jī)器設(shè)備層面從沒有變更過數(shù)值孔徑。最開始的EUV scanner的數(shù)值孔徑是0.25，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器設(shè)備的數(shù)值孔徑是0.33，無論怎樣說，和ArF Dry曝出技術(shù)性的最大值（0.93）對(duì)比，全是很低的。

如同在本頻道中上年（2018年）十二月報(bào)導(dǎo)的一樣（應(yīng)用EUV曝出的高檔邏輯性半導(dǎo)體材料和高檔DRAM的批量生產(chǎn)總算開始了?。?，用以批量生產(chǎn)7nm的最頂尖邏輯性半導(dǎo)體材料的EUV scanner--“NXE:3400B”內(nèi)嵌的數(shù)值孔徑是0.33。

并且，將來多年內(nèi)，都是會(huì)在應(yīng)用數(shù)值孔徑為0.33的EUV scanner的另外，提升 解像度。也就是說，也就是根據(jù)應(yīng)用一樣數(shù)值孔徑的曝出機(jī)器設(shè)備來使解像度（Half Pitch）更微小化。

根據(jù)分階段地減少工程項(xiàng)目指數(shù)來提升 解像度

因此 ，許多 用于提升 微小化的方法都被限定了，由于光波長和數(shù)值孔徑是固定不動(dòng)的，剩余的便是工程項(xiàng)目指數(shù)。電子光學(xué)層面，根據(jù)減少工程項(xiàng)目指數(shù)，能夠提升 解像度。和ArF液浸曝出技術(shù)性一樣，根據(jù)和Multi-patterning 技術(shù)性組成起來，就可以做到本質(zhì)上減少工程項(xiàng)目指數(shù)的實(shí)際效果。并且，機(jī)械設(shè)備層面，必須減少曝出機(jī)器設(shè)備的重疊誤差。

提升 EUV曝出技術(shù)性的解像度的方式（今年之后）

據(jù)EUV曝出機(jī)器設(shè)備生產(chǎn)商ASML說，她們把將來EUV曝出技術(shù)性層面的微小化工作中分成“四代”。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)力是第一代，另外也是7nm邏輯性半導(dǎo)體材料的批量生產(chǎn)是用的技術(shù)性。工程項(xiàng)目指數(shù)是0.45上下。

第二代是把工程項(xiàng)目指數(shù)減少到0.40下列，根據(jù)改進(jìn)曝出技術(shù)性的硬件配置（電子光學(xué)層面）和手機(jī)軟件（阻焊層，resist）得到完成。其技術(shù)性關(guān)鍵也不過是改進(jìn)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)性。

第三代是把工程項(xiàng)目指數(shù)減少到0.30下列，要得到完成，只改進(jìn)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)性較為艱難，必須導(dǎo)進(jìn)像Multi-pattering、新式mask原材料、新式resist原材料等這種基本前提。

第四代，因?yàn)楣こ添?xiàng)目指數(shù)沒法再減少，因此 開發(fā)的光學(xué)系統(tǒng)，它能夠數(shù)值孔徑提升 到0.55。

EUV曝出設(shè)備廠家ASML發(fā)布的EUV曝出技術(shù)性的發(fā)展趨勢(shì)。

ASML發(fā)布的技術(shù)性發(fā)展趨勢(shì)材料里邊沒有提及工程項(xiàng)目指數(shù)的實(shí)際標(biāo)值，但是大家把工程項(xiàng)目指數(shù)的假定值裝進(jìn)去測(cè)算了一下，看一下解像度能夠提及哪種水平，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（第一代）的工程項(xiàng)目指數(shù)是0.46，其相匹配的解像度（Half Pitch）是19nm。

假定第二代的工程項(xiàng)目指數(shù)為0.39，相匹配的解像度為16nm，如果是最優(yōu)秀的邏輯性半導(dǎo)體材料的技術(shù)性連接點(diǎn)得話，能夠適用7nm~5nm的量商品。

假定第三代的工程項(xiàng)目指數(shù)是0.29，相匹配的解像度是12nm，如果是最優(yōu)秀的邏輯性半導(dǎo)體材料的技術(shù)性連接點(diǎn)得話，能夠適用5nm~3nm的量商品。

因?yàn)榈谒拇蠓兏藬?shù)值孔徑，工程項(xiàng)目指數(shù)假定為0.46，和第一代同樣。假定數(shù)值孔徑為0.55，工程項(xiàng)目指數(shù)即便 提升為0.46，相對(duì)性應(yīng)的解像度也和第三代基本一致，為11.3nm，能夠適用5nm~3nm的量商品。

EUV曝出技術(shù)性發(fā)展趨勢(shì)和解像度的發(fā)展趨勢(shì)。以EUV曝光機(jī)生產(chǎn)商ASML公布的數(shù)據(jù)信息為基本創(chuàng)作者推斷的數(shù)據(jù)。

把Multi-patterning（多重曝光）

導(dǎo)到EUV曝出技術(shù)性里

不用改進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)和阻焊層（resist）等曝出技術(shù)性，把工程項(xiàng)目指數(shù)k1實(shí)際性地減少的方法----Multi-patterning（多重曝光）技術(shù)性。已經(jīng)探討把ArF液浸曝出層面普遍普及化的多重曝光關(guān)鍵技術(shù)到EUV曝出技術(shù)性里。

比如說，兩次曝光便是導(dǎo)進(jìn)LELE技術(shù)性，即反復(fù)2次Lithography（L）和Etching（E），假如把LELE技術(shù)性導(dǎo)到工程項(xiàng)目指數(shù)為0.46的EUV曝出技術(shù)性（數(shù)值孔徑為0.33）上，解像度會(huì)變成16nm，這和把一次曝出時(shí)的工程項(xiàng)目指數(shù)降至0.39獲得的實(shí)際效果一樣。

三次曝出，即導(dǎo)進(jìn)LELELE技術(shù)性，反復(fù)三次Lithography（L）和Etching（E），再度減少解像度，為12nm，這和把一次曝出時(shí)的工程項(xiàng)目指數(shù)減少到0.29獲得的實(shí)際效果一樣。

可是，運(yùn)用多重曝光技術(shù)性得話，“貨運(yùn)量（through-put）”會(huì)大幅度減少，一次曝出（SE技術(shù)性）的圓晶解決總數(shù)約為130片/鐘頭，兩次曝光（LELE）曝出得話，降低為70片/鐘頭，三次曝出（LELELE）曝出的“貨運(yùn)量”降低為一次的1/3，為40片/鐘頭。

協(xié)同應(yīng)用EUV曝出和多重曝光的解像度和“吐出來量”的轉(zhuǎn)變（k1是0.46），創(chuàng)作者依據(jù)ASML發(fā)布的數(shù)據(jù)信息匯總的數(shù)據(jù)。

匯總一下，新式的5nm技術(shù)性有兩個(gè)方位，第一、保持著一次曝出技術(shù)性的另外，把工程項(xiàng)目指數(shù)降低到0.39；第二、根據(jù)運(yùn)用兩次曝光（LELE技術(shù)性）技術(shù)性，實(shí)際性地減少工程項(xiàng)目指數(shù)。2個(gè)的解像度全是16nm，預(yù)估批量生產(chǎn)開始時(shí)間為二零二一年。假如選用兩次曝光技術(shù)性，預(yù)估批量生產(chǎn)時(shí)間能夠提早到今年。

第三代的3nm技術(shù)性的連接點(diǎn)略微有點(diǎn)兒繁雜，有三個(gè)方位：第一、把一次曝出的工程項(xiàng)目指數(shù)保持為0.29；第二、協(xié)同兩次曝光（LELE技術(shù)性）和把工程項(xiàng)目指數(shù)改成0.39的曝出技術(shù)性；第三、運(yùn)用三次曝出（LELELE）技術(shù)性。三個(gè)方位的解像度都是12nm，預(yù)估批量生產(chǎn)時(shí)間為2023年?？墒?，假如選用三次曝出得話，批量生產(chǎn)時(shí)間有可能再提早。

有關(guān)第四代2nm技術(shù)性連接點(diǎn)，假如用數(shù)值孔徑為0.33的EUV曝出技術(shù)性可能難以完成。應(yīng)該是希望把數(shù)值孔徑提升 到0.55的EUV曝出技術(shù)性。

EUV曝出機(jī)器設(shè)備的組成應(yīng)用，

再次改進(jìn)精密度和生產(chǎn)制造特性

EUV曝出技術(shù)性的開發(fā)設(shè)計(jì)層面最重要的是EUV曝出機(jī)器設(shè)備（EUV scanner）的改進(jìn)。EUV曝出機(jī)器設(shè)備生產(chǎn)商ASML早已發(fā)布了繼用以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)量商品7nm的EUV scanner--“NXE:3400B”以后的開發(fā)設(shè)計(jì)宏偉藍(lán)圖。

據(jù)ASML的技術(shù)性宏偉藍(lán)圖預(yù)測(cè)分析，以“NXE:3400B”為基本，初次開發(fā)設(shè)計(jì)減少重疊誤差的版本號(hào)，后邊是以“減少重疊誤差版本號(hào)”為基本，開發(fā)設(shè)計(jì)提升 “吐出來量”（生產(chǎn)制造特性）的版本號(hào)。預(yù)估在2020年（今年）的上半年度，進(jìn)行這種改進(jìn)。

根據(jù)之上改進(jìn)成效的新品“NXE:3400C”預(yù)估會(huì)在2020年年底剛開始交貨，預(yù)估“NXE:3400C”即將“出任”5nm的批量生產(chǎn)工作中。

并且，減少重疊誤差的另外，也要開發(fā)設(shè)計(jì)提升 生產(chǎn)能力的最新版本，ASML都還沒發(fā)布最新版本的型號(hào)規(guī)格，交貨時(shí)間預(yù)估在二零二一年的第三季度，最新版本應(yīng)當(dāng)會(huì)擔(dān)負(fù)3nm的批量生產(chǎn)有什么好工作。

EUV曝出機(jī)器設(shè)備（EUV scanner）的開發(fā)設(shè)計(jì)宏偉藍(lán)圖，創(chuàng)作者依據(jù)ASML發(fā)布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的。

EUV曝出機(jī)器設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)宏偉藍(lán)圖，節(jié)選自2018年十二月ASML在國際性學(xué)好IEDM上公布的畢業(yè)論文。

新一代用以批量生產(chǎn)的EUV曝出機(jī)器設(shè)備（EUV scanner）“NXE:3400C”的概述，源于ASML在2018年十二月國際性學(xué)好IEDM的演說材料。

這種曝出機(jī)器設(shè)備基礎(chǔ)全是配用了數(shù)值孔徑為0.33的光學(xué)系統(tǒng)。ASML另外也在著眼于開發(fā)設(shè)計(jì)把數(shù)值孔徑提升 到0.55的EUV曝出機(jī)器設(shè)備。

被ASML稱之為“High NA”的、數(shù)值孔徑為0.55的EUV scanner的交貨時(shí)間預(yù)估在2023年的第三季度，第一批實(shí)驗(yàn)設(shè)備預(yù)估在二零二一年年末制成。有關(guān)“High NA”機(jī)器設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)狀況，大家事后會(huì)再次報(bào)導(dǎo)。

*文中由 微信公眾號(hào) 半導(dǎo)體業(yè)觀查（ID：icbank）原創(chuàng)。如需轉(zhuǎn)截請(qǐng)加微信好友號(hào)：icbank_kf01，或在公眾號(hào)后臺(tái)回應(yīng)關(guān)鍵字“轉(zhuǎn)截”，感謝。