邁入3奈米，EUV與相關周邊設備也須跟上晶 - 工程師

邁入3奈米，EUV與相關周邊設備也須跟上晶片製造商腳步才是關鍵

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台積電與三星規劃2022年進入3奈米(nm)量產階段，而半導體廠商為了進入3nm以及更先進
製程，都積極搶奪極紫外光（EUV）微影機設備，但是一台造價高達3億美元的設備，到底
能否即時推出，ASML也不能給出答案。

2021年，ASML將提供為EUV掃描儀進行升級版，並且在藍圖中添加了另一個系統。ASML為
下一代EUV掃描儀取了一個名稱high-NA EUV。根據ASML表示其新的光阻劑和光罩仍正在研
發中。為了搶奪EUV市場，現今一些半導體設備供應商也正在開發新EUV相關設備。

EUV在5nm晶片的線路圖案（Pattern）技術下，使用單一圖案化方法，即可透過光罩將線
路圖印在晶圓上。但是到了3nm製程之時，同一種方法不再適用，因此晶片廠商有兩種選
擇。

第一個選擇是透過EUV雙重圖案化。第二個選擇，則是等待ASML開發出high-NA EUV系統，
讓製程變得更為簡單化。可是high-NA系統不僅複雜又昂貴，而且剛剛推出時還存在一些
風險．這表示著一旦ASML研發時程不順利，很可能拖延3 nm甚至更高製程的晶片推出時程
。更重要得是，high-NA EUV系統必須等到2024年才能夠幫助3nm，這對於三星與台積電想
搶在2022年採用3nm製程是一大障礙。

因此，晶片製造商別無選擇，只能採用EUV雙重圖案化的方式，讓晶片分為透過兩次光罩
，然後將其印在晶圓上。這也是為什麼同一時間ASML也在研發EUV多重圖案化的方案。

基本上，EUV雙重圖案化需要在晶圓中執行更多製程步驟，這會影響到掃描儀的吞吐量。
因此，晶片製造商需要更快速的EUV系統。目前ASML在其藍圖中增加了兩台多的0.33 NA
EUV掃描儀。這是現今EUV掃描儀的升級版。第一個系統稱為NXE：3600D，吞吐量為160
wph。該工具計劃於2021年中推出。下一個工具的吞吐量為220 wph，計劃於2023年推出。

但是長期來說，3nm以及更先進製程仍需要high-NA EUV，以恢復到更簡單化的單一圖案模
式方法。這不僅可以降低成本還能夠強化生產效率。目前ASML第一個high-NA EUV，稱為
EXE：5000，吞吐量可達185 wph，計劃於2022年推出。至於更快版本的EXE：5200是預計
於2024年推出。

根據投資銀行KeyBanc預估，現今一台的EUV掃描儀的成本為1.534億美元，可是一台
high-NA EUV掃描儀的成本卻高達約3.186億美元。更重要的是，除了EUV之外，光阻劑、
蝕刻，以及進入線路圖案之前的塗布顯影設備（Coater Developer）都很重要，因此未來
3nm與更先進製程之戰，還有得瞧！

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