编者按：2010年，ASML推出颠覆性的7纳米极紫外EUV光刻机；2023年底，ASML即将推出第二代2纳米EUV光刻机。目前，第三代0.2纳米EUV光刻机开始进入预研。

前两篇帖子里，我们了解了ASML的第一代0.33NA EUV光刻机的光学迭代，以及第二代0.55NA EUV光刻机的最新工程进度。那么EUV光刻机已经到头了吗？还有没有可能有第三代EUV光刻机呢？今天我们就来看一下最新的第三代EUV光刻机的预研工作。

第三代超数值孔径EUV光刻机（Hyper NA EUV）

实际上，基于超数值孔径（NA>0.6）的第三代EUV光刻机并非新的概念，它在十几年前就已经在各种讨论下一代光刻机的技术路线中出现过，其中讨论最多的是0.75NA的光学系统。

我们从下图可以粗略的看到，EUV光刻机的数值孔径越高，其光学系统越庞大；比如其中最显著的最后一块EUV反射镜的尺寸，从第一代0.33NA的0.6米，增加到第二代0.55NA的1米，以及增加到第三代0.75NA的近2米。毫无疑问，它将对光学制造能力提出更极限的要求。

IMEC的预研工作

在2023年的光刻技术会议上，比利时IMEC的Inhwan Lee报告了目前的超NA EUV光刻成像部分的预研工作。

Inhwan Lee（李仁焕）是韩国人，原来在SK海力士做EUV高级图案化的工程研究，最近去了IMEC以超NA EUV为自己的博士论文研究课题。

Inhwan Lee自2013年开始发表一系列的EUV光刻论文，简单浏览他的几篇论文，就可以看到涉及了EUV光掩模缺陷分析、EUV光刻的套刻精度分析、工艺因子分析、照明系统优化、EUV光刻分辨分析等大量工作，可以说是一位非常有经验的EUV光学成像工程师。

0.75NA EUV光刻机成像可行性

Inhwan Lee报告的预研工作主要对可能的0.75NA和0.85NA超数值孔径光学系统进行了3个方面的分析：多层反射镜、掩模版的3D效应、极化效应对分辨率的影响。

作者的结论是目前没有发现对超分辨EUV成像有严重阻碍的因素：

1，对于0.75NA光学，目前的多层反射镜满足其要求；对于0.85NA光学，需要考虑非单一周期性多层反射镜，而这个难度会较高；

2，极化效应对20-30纳米的L/S图形、大于19纳米的C/H图形影响较低，解决难度较低；对13-19纳米的L/S图形解决难度较低；但是对于10-12纳米的L/S，极化效应的影响非常大，解决难度较高；

3，对掩模版的3D效应，目前正在开发的新的掩模版吸收材料有望适用于超NA EUV光学模块。

0.75NA EUV光刻机继续推进摩尔定律？

我们根据阿贝公式简单评估一下：

1，对于第一代0.33NA EUV光刻机，分辨率（CD）极限是10.3-13纳米；

2，对于第二代0.55NA EUV光刻机，分辨率极限是6.1-8纳米；

3，对于第三代0.75NA EUV光刻机，分辨率极限是4.5-5.7纳米。

粗略的，我们可以认为分辨率大约是逻辑节点L/S间距的一半。那么，从目前的摩尔定律的延续路径来看，到2036年A2（也就是0.2纳米节点），其金属间距（Metal pitch）缩小到16-12纳米，其半间距是8-6纳米，达到了第二代0.55 NA EUV光刻机的极限。而第三代超数值孔径的0.75NA EUV光刻机极限可以将金属间距进一步降低到9-11纳米。（这里只是简单的做横向对比，并没有仔细区分单次曝光和多重曝光）。

从这一个简单的测算，我们就可以看到，对于第三代的0.75NA EUV光刻机的预研是超前的，毕竟对于摩尔定律在2036年后的延续路径都还没有明确，所以对于将EUV光刻机分辨率提升到4.5-5.7纳米这个区间的工程可行性并没有明确。但是从技术角度而言，追求极限的确是令人激动人心的事情。

下一篇我们再稍微详细的看一下0.75NA EUV光刻光学的预研情况。