用于高端逻辑半导体量产的EUV(Extreme
Ultra-Violet，极紫外线光刻)曝光技能的未来蓝图逐步“步入”咱们的视界，从7nm阶段的技能节点到本年(2019年，也是从本年开端)，每2年~3年一个阶段向新的技能节点开展。
高端逻辑半导体的技能节点和对应的EUV曝光技能的蓝图。
也便是说，在EUV曝光技能的开发比较顺利的状况下，5nm的量产日程时刻会大约在2021年，3nm的量产时刻大约在2023年。关于更先进的2nm的技能节点，还处于含糊阶段，据猜测，其量产时刻最快也是在2026年。
决议解像度(Half Pitch)的是波长和数值孔径、工程系数
技能节点的开展推进着半导体曝光技能解像度(Half
Pitch)的开展，ArF液浸曝光技能和EUV曝光技能等的解像度(R)和曝光波长(λ)成正比，和光学的数值孔径(NA，Numerical
Aperture)成反比，也便是说，假如要增大解像度，需求在缩短波长的一起，扩展数值孔径。
实际上，解像度和被称为“工程系数(k1)”的定数也成必定的比例联系。假如下降工程系数，解像度就会上升。可是，工程系数假如下降到最小极限值(0.25)，就无法再下降了。
ArF液浸曝光技能、EUV曝光技能中的解像度(Half Pitch)(R)和波长、数值孔径(NA)、工程系数(k1)的联系。
在ArF液浸曝光技能、EUV曝光技能中，光源的波长是固定的，无法改动。趁便说一下，ArF液浸曝光的波长是193nm，EUV曝光的波长是13.5nm。两者有超越10倍的距离，单纯核算的话，EUV曝光肯定是占优势。
对ArF液浸曝光技能曾经的光制版(lithography)技能来说，进步数值孔径是进步解像度的有用手法。详细来说，便是经过改进作为曝光设备的Stepper和Scanner，来进步数值孔径。
与之相反，运用EUV曝光技能的话，不怎么需求改动数值孔径，EUV曝光技能运用X线的反射光学系统，光学系统具有非常杂乱的结构，一起光学系统的改变也会伴随着巨额的开发出资。所以，曩昔一直以来EUV曝光设备方面从没有更改过数值孔径。开端的EUV
scanner的数值孔径是0.25，现行设备的数值孔径是0.33，不管怎么说，和ArF Dry曝光技能的最高值(0.93)比较，都是很低的。
正如在本栏目中上一年(2018年)12月报导的相同(运用EUV曝光的高端逻辑半导体和高端DRAM的量产总算开端了!)，用于量产7nm的最顶级逻辑半导体的EUV
scanner–“NXE:3400B”内置的数值孔径是0.33。
并且，往后数年内，都会在运用数值孔径为0.33的EUV
scanner的一起，进步解像度。换句话说，也便是经过运用相同数值孔径的曝光设备来使解像度(Half Pitch)更纤细化。
经过阶段性地下降工程系数来进步解像度
所以，许多用来进步纤细化的方法都被约束了，因为波长和数值孔径是固定的，剩余的便是工程系数。光学方面，经过下降工程系数，能够进步解像度。和ArF液浸曝光技能相同，经过和Multi-patterning
技能组合起来，就能够到达本质上下降工程系数的作用。并且，机械方面，有必要下降曝光设备的重合差错。
进步EUV曝光技能的解像度的方法(2019年今后)
据EUV曝光设备厂商ASML说，他们把未来EUV曝光技能方面的纤细化作业分为“四代”。现行技能水平是榜首代，一起也是7nm逻辑半导体的量产是用的技能。工程系数是0.45左右。
第二代是把工程系数下降到0.40以下，经过改进曝光技能的硬件(光学方面)和软件(阻焊层，resist)得以完结。其技能中心也不过是改进现行技能。
第三代是把工程系数下降到0.30以下，要得以完结，只改进现行技能比较困难，需求导入像Multi-pattering、新式mask材料、新式resist材料等这些根本要素。
第四代，因为工程系数无法再下降，所以开发新的光学系统，它能够数值孔径进步到0.55。
EUV曝光设备厂家ASML发布的EUV曝光技能的开展。
ASML发布的技能开展材料里边没有说到工程系数的详细数值，不过咱们把工程系数的假定值放进去核算了一下，看看解像度能够说到何种程度，现行(榜首代)的工程系数是0.46，其对应的解像度(Half
Pitch)是19nm。
假定第二代的工程系数为0.39，对应的解像度为16nm，假如是最先进的逻辑半导体的技能节点的话，能够适用于7nm~5nm的量产品。
假定第三代的工程系数是0.29，对应的解像度是12nm，假如是最先进的逻辑半导体的技能节点的话，能够适用于5nm~3nm的量产品。
因为第四代大幅度更改了数值孔径，工程系数假定为0.46，和榜首代相同。假定数值孔径为0.55，工程系数即便增加为0.46，相对应的解像度也和第三代根本相同，为11.3nm，能够适用于5nm~3nm的量产品。
EUV曝光技能开展和解像度的开展。以EUV曝光机厂商ASML发布的数据为根底作者估测的数字。
把Multi-patterning(多重曝光)导入到EUV曝光技能里
不需求改进光学系统和阻焊层(resist)等曝光技能，把工程系数k1本质性地下降的方法—-Multi-patterning(多重曝光)技能。正在评论把ArF液浸曝光方面广泛遍及的多重曝光技能应用到EUV曝光技能里。
比方说，两次曝光便是导入LELE技能，即重复两次Lithography(L)和Etching(E)，假如把LELE技能导入到工程系数为0.46的EUV曝光技能(数值孔径为0.33)上，解像度会变为16nm，这和把单次曝光时的工程系数降到0.39得到的作用相同。
三次曝光，即导入LELELE技能，重复三次Lithography(L)和Etching(E)，再次下降解像度，为12nm，这和把单次曝光时的工程系数下降到0.29得到的作用相同。
可是，运用多重曝光技能的话，“吞吐量(through-put)”会大幅度下降，单次曝光(SE技能)的晶圆处理数量约为130片/小时，两次曝光(LELE)曝光的话，下降为70片/小时，三次曝光(LELELE)曝光的“吞吐量”下降为单次的1/3，为40片/小时。
联合运用EUV曝光和多重曝光的解像度和“吐出量”的改变(k1是0.46)，作者依据ASML发布的数据总结的数字。
总结一下，新式的5nm技能有两个方向，榜首、保持着单次曝光技能的一起，把工程系数下降到0.39;第二、经过运用两次曝光(LELE技能)技能，本质性地下降工程系数。两个的解像度都是16nm，估量量产开端时刻为2021年。假如选用两次曝光技能，估量量产时刻能够提早到2020年。
第三代的3nm技能的节点略微有点杂乱，有三个方向：榜首、把单次曝光的工程系数保持为0.29;第二、联合两次曝光(LELE技能)和把工程系数改为0.39的曝光技能;第三、运用三次曝光(LELELE)技能。三个方向的解像度都是12nm，估量量产时刻为2023年。可是，假如选用三次曝光的话，量产时刻有可能再提早。
关于第四代2nm技能节点，假如用数值孔径为0.33的EUV曝光技能估量很难完结。应该是等待把数值孔径进步到0.55的EUV曝光技能。
EUV曝光设备的组合运用，持续改进精度和出产功能
EUV曝光技能的开发方面最重要的是EUV曝光设备(EUV scanner)的改进。EUV曝光设备厂商ASML现已发布了继用于现行量产品7nm的EUV
scanner–“NXE:3400B”之后的开发蓝图。
据ASML的技能蓝图猜测，以“NXE:3400B”为根底，初次开发下降重合差错的版别，后边是以“下降重合差错版别”为根底，开发进步“吐出量”(出产功能)的版别。估量在本年(2019年)的上半年，完结这些改进。
依据以上改进效果的新产品“NXE:3400C”估量会在本年年末开端出货，估量“NXE:3400C”即将“担任”5nm的量产作业。
并且，下降重合差错的一起，还要开发进步产能的新版别，ASML还没有发布新版别的类型，出货时刻估量在2021年的下半年，新版别应该会承当3nm的量产作业吧。
EUV曝光设备(EUV scanner)的开发蓝图，作者依据ASML发布的数据汇总的。
EUV曝光设备的开发蓝图，摘自2018年12月ASML在世界学会IEDM上发布的论文。
新一代用于量产的EUV曝光设备(EUV
scanner)“NXE:3400C”的概要，出自ASML在2018年12月世界学会IEDM的讲演材料。
这些曝光设备根本都是搭载了数值孔径为0.33的光学系统。ASML一起也在致力于开发把数值孔径进步到0.55的EUV曝光设备。
被ASML称为“High NA”的、数值孔径为0.55的EUV
scanner的出货时刻估量在2023年的下半年，第一批试验设备估量在2021年年末做成。关于“High NA”设备的开发状况，咱们后续会持续报导。
