「業內熱點」EUV光刻機對半導體製程的重要性

集成電路在製作過程中需要經歷材料製備、掩膜、光刻、刻蝕、清洗、摻雜、機械研磨等多個工序，其中以光刻工序最為關鍵，因為它是整個集成電路產業製造工藝先進程度的重要指標。

而光刻工序用到的設備--光刻機則是集成電路製造中最精密複雜、難度最高、價格最昂貴的設備，用於在晶片製造過程中的掩膜圖形到矽襯底圖形之間的轉移。

光刻機的發展經過了一個漫長的過程，1960年代的接觸式光刻機、接近式光刻機，到1970年代的投影式光刻機，1980年代的步進式光刻機，到步進式掃描光刻機，到浸入式光刻機和現在的EUV光刻機，設備性能不斷提高，推動集成電路按照摩爾定律往前發展。

EUV作為下一代技術的代表，不需要多重曝光，一次就能曝出想要的精細圖形，沒有超純水和晶圓接觸，在產品生產周期、OPC的複雜程度、工藝控制、良率等方面的優勢明顯。

但是也需要繼續優化。

特別是EUV的曝光方式，降低EUV掩膜版的缺陷，以及晶圓產率方面還有很大發大空間。

EUV光刻機對7nm及以下的工藝節點非常重要，台積電、三星兩大代工巨頭均已在最新產品中引入7納米EUV技術。

EUV光刻機壟斷者ASML

目前，光刻機領域的龍頭老大是荷蘭ASML，並已經占據了高達80%的市場份額，壟斷了高端光刻機市場。

ASML公司日前發布2018年Q3季度財報，當季營收27.8億歐元，凈利潤6.8億歐元，出貨了5台EUV光刻機，全年預計出貨18台，明年將增長到30台，而且明年下半年會推出新一代的NXE:3400C型光刻機，生產能力從現在的每小時125晶圓提升到155片晶圓以上，意味著產能提升24%。

在現有的EUV之外，ASML與IMEC比利時微電子中心還達成了新的合作協議，雙方將共同研發新一代EUV光刻機，NA數值孔徑從現有的0.33提高到0.5，可以進一步提升光刻工藝的微縮水平，製造出更小的電晶體。

NA數值孔徑對光刻機有什麼意義？，決定光刻機解析度的公式如下：

光刻機解析度=k1*λ/NA

其中k1是常數，不同的光刻機k1不同，λ指的是光源波長，NA是物鏡的數值孔徑，所以光刻機的解析度就取決於光源波長及物鏡的數值孔徑，波長越短越好，NA越大越好，這樣光刻機解析度就越高，製程工藝越先進。

現在的EUV光刻機使用的是波長13.5nm的極紫外光，而普通的DUV光刻機使用的是193nm的深紫外光，所以升級到EUV光刻機可以大幅提升半導體工藝水平，實現7nm及以下工藝。

但是改變波長之後再進一步提升EUV光刻機的解析度就要從NA指標上下手了，目前的光刻機使用的還是NA=0.33的物鏡系統，下一代的目標就是NA=0.5及以上的光學系統了。

如今ASML與IMEC合作的就是高NA的EUV工藝了，雙方將成立一個聯合實驗室，在EXE：5000型光刻機上使用NA=0.55的光學系統，更高的NA有助於將EVU光源投射到更廣闊的晶圓上從而提高半導體工藝解析度，減少電晶體尺寸。

如今這項研究才剛剛開始，所以新一代EUV光刻工藝問世時間還早，此前ASML投資20億美元入股蔡司公司，目標就是合作研發NA=0.5的物鏡系統，之前公布的量產時間是2024年，這個時間點上半導體公司的製程工藝應該可以到3nm節點了。

國內2019年迎首台EUV光刻機

光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板，處於技術領先的上海微電子裝備有限公司已量產的光刻機中，性能最好的是能用來加工90nm晶片的光刻機，與國外的技術差距說是鴻溝都不為過。

正是因此，國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

在國內，一直流傳著一種聲音，即受西方《瓦森納協議》的限制，中國只能買到 ASML 的中低端產品，出價再高，也無法購得 ASML 的高端設備。

這一說法受到ASML 中國區總裁金泳璇的否認。

金泳璇在接手媒體採訪時澄清：ASML 對大陸晶圓廠與國際客戶一視同仁，只要客戶下單， EUV 要進口到中國完全沒有任何問題。

在交期方面，所有客戶也都完全一致，從下單到正式交貨，均為21個月。

而這一說法在中芯國際向ASML訂購的一台最新型EUV極紫外線光刻機之後，貌似經過了證實。

這一中國大陸首台 EUV 光刻機，將在2019年交付。

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