随着晶圓代工廠台積電及記憶體廠三星電子的7納米邏輯制程均支援極紫外光（EUV）微影技術，并會在2019年進(jìn)入量産階段，半導體龍頭英特爾也确定正在開(kāi)發(fā)中的7納米制程會支援新一代EUV技術。
英特爾10納米制程推進(jìn)不如預期，導緻14納米産能(néng)供不應求，并造成(chéng)2018年第四季以來的處理器缺貨問題，預期要等到2019年第二季才會獲得纾解。英特爾日前已宣布將(jiāng)擴大資本支出提升産能(néng)，并且預期10納米Ice Lake處理器將(jiāng)在今年第四季量産出貨。
至于英特爾未來制程微縮計劃，據外電報導，掌管英特爾制程及制造業務技術及系統架構事(shì)業的總裁兼首席工程師Murthy Renduchintala日前指出，10納米制程與2014年訂定的制程标準相同，不論性能(néng)、密度、功耗等都(dōu)保持不變。另外，有了10納米的制程研發(fā)經(jīng)驗，英特爾7納米發(fā)展良好(hǎo)，并將(jiāng)加入新一代EUV微影技術，由于10納米及7納米是由不同團隊開(kāi)發(fā)，7納米EUV制程不會受到10納米制程延遲影響。不過(guò)，英特爾未提及7納米何時可進(jìn)入量産。
據猜測，英特爾原原計劃10nm後(hòu)第四年推出，所以就是2020年底，假如真能(néng)做到，那麼(me)10nm制程將(jiāng)會是最短命的一代制程。
按照估計，Intel可能(néng)還(hái)要配置多20~40台ASML的7nm EUV光刻機來達到月産10萬片的能(néng)力。（7nm EUV光刻機單台售價1.2億美元。）
業界指出，台積電及三星的7納米EUV制程2019年逐步提升産能(néng)，但要開(kāi)始真正大量進(jìn)行投片量産，應該要等到2020年之後(hòu)。英特爾的7納米EUV制程要真正進(jìn)入生産階段，預期也要等到2020年或2021年之後(hòu)。不過(guò)，以三大半導體廠的計劃來看，EUV微影技術將(jiāng)成(chéng)爲7納米及更先進(jìn)制程的主流。
EUV光刻技術發(fā)展态勢
光刻（lithography）爲集成(chéng)電路微細化的最關鍵技術。當前在16/14nm節點乃至10及7nm節點，芯片制造商普遍還(hái)在使用193nm ArF浸潤式光刻機+多重成(chéng)像技術，但采用多重成(chéng)像技術後(hòu)將(jiāng)增加曝光次數，導緻成(chéng)本顯著上升及良率、産出下降等問題。根據相關企業的規劃，在7/5nm節點，芯片生産將(jiāng)導入極紫外（EUV）光刻技術，EUV光刻使用13.5nm波長(cháng)的極紫外光，能(néng)夠形成(chéng)更爲精細的曝光圖像。芯片廠商計劃將(jiāng)EUV光刻應用到最困難的光刻工序，即金屬1層以及過(guò)孔生成(chéng)工序，而其他大部分工序則仍將(jiāng)延用193nm ArF浸潤式光刻機+多重成(chéng)像來制作。據EUV光刻機生産商阿斯麥（ASML）稱，相比浸潤式光刻+三重成(chéng)像技術，EUV光刻技術能(néng)夠將(jiāng)金屬層的制作成(chéng)本降低9%，過(guò)孔的制作成(chéng)本降低28%。
EUV光刻的關鍵技術包括EUV光源和高數值孔徑（NA）鏡頭，前者關乎光刻機的吞吐量（Throughput），後(hòu)者關乎光刻機的分辨率（Resolution）和套刻誤差(Overlay)能(néng)力等。目前，全球EUV光刻機生産基本上由荷蘭阿斯麥公司所壟斷，其最新 NXE:3400B EUV機型，采用245W光源，在實驗條件下，未使用掩膜保護膜（pellicle），已實現每小時曝光140片晶圓的吞吐量；該機型在用戶端的測試中，可達到每小時曝光125片晶圓的吞吐量，套刻誤差2nm；按照阿斯麥公司EUV技術路線規劃，公司將(jiāng)在2018年底前，通過(guò)技術升級使NXE:3400B EUV機型的套刻誤差減小到1.7nm以下，滿足5nm制程的工藝需求；在2019年中，采用250W EUV光源，達到每小時145片晶圓的量産吞吐量；在2020年，推出升級版的NXE:3400C EUV機型，采用250W EUV光源達到155片/時的量産吞吐量。總體上，目前的250W EUV光源已經(jīng)可以滿足7nm甚至5nm制程的要求，但針對(duì)下一代的EUV光源仍有待開(kāi)發(fā)。據估算，在3nm技術節點，對(duì)EUV光源的功率要求將(jiāng)提升到500W，到了1nm技術節點，光源功率要求甚至將(jiāng)達到1KW。
高數值孔徑（High-NA）光學(xué)系統方面(miàn)，由于極紫外光會被所有材料（包括各種(zhǒng)氣體）吸收，因此極紫外光光刻必需在真空環境下，并且使用反射式透鏡進(jìn)行。目前，阿斯麥公司已開(kāi)發(fā)出數值孔徑爲0.33的EUV光刻機鏡頭，阿斯麥正在爲3nm及以下制程采開(kāi)發(fā)更高數值孔徑（NA）光學(xué)系統，公司與卡爾蔡司公司合作開(kāi)發(fā)的數值孔徑爲0.5的光學(xué)系統，預計在2023-2024年後(hòu)量産，該光學(xué)系統分辨率(Resolution)和生産時的套刻誤差(Overlay)比現有系統高出70%，每小時可以處理 185 片晶圓。
除光刻機之外，EUV光刻要在芯片量産中應用仍有一些技術問題有待進(jìn)一步解決，如：光刻膠、掩膜、掩膜保護薄膜（pellicle）。
光刻膠方面(miàn)，要實現大規模量産要求光刻膠的照射反應劑量水平必須不高于20mJ/cm2。而目前要想得到完美的成(chéng)像，EUV光刻膠的照射劑量普遍需要達到30-40mJ/cm2。在30mJ/cm2劑量水平，250w光源的EUV光刻機每小時吞吐量隻能(néng)達到90片，顯著低于理想的125片。由于EUV光刻産生的一些光子随機效應，要想降低光刻膠的照射劑量水平仍需克服一系列挑戰。其中之一是所謂的光子發(fā)射噪聲現象。光子是光的基本粒子，成(chéng)像過(guò)程中照射光光子數量的變化會影響EUV光刻膠的性能(néng)，因此會産生一些不希望有的成(chéng)像缺陷，比如：線邊緣粗糙(line-edge roughness:LER)等。
光掩膜版，EUV光刻使用鏡面(miàn)反射光而不是用透鏡折射光，因此EUV光刻采用的光掩膜版也需要改成(chéng)反射型，改用覆蓋在基體上的矽和钼層來制作。同時，EUV光刻對(duì)光掩膜版的準确度、精密度、複雜度要求比以往更高。當前制作掩膜版普遍使用的可變形狀電子束設備(VSB)，其寫入時間成(chéng)爲最大的挑戰，解決方案之一是采用多束電子束設備。包括IMS公司、NuFlare公司等已在開(kāi)發(fā)相關多束電子束産品，多束電子束設備能(néng)夠提高光掩膜版制作效率，降低成(chéng)本，還(hái)有助于提高光掩膜版的良率。未來，大部分EUV光掩膜版仍可以使用可變形狀電子束設備來制作，但是對(duì)少數複雜芯片而言，要想保持加工速度，必須使用多束電子束設備。
EUV薄膜，EUV薄膜作爲光掩膜的保護層，提供阻隔外界污染的實體屏障，可以防止微塵或揮發(fā)氣體污染光掩膜表面(miàn)，減少光掩膜使用時的清潔和檢驗。阿斯麥公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出83%透射率的薄膜，在采用245W光源，測試可達到100 片晶圓/時吞吐量，阿斯麥的目标是開(kāi)發(fā)出透射率90%的透明薄膜，可承受300W的EUV光源，實現125片晶圓/時的吞吐量。
初期，EUV光刻還(hái)是主要應用于高端邏輯芯片、存儲芯片的生産，主要芯片企業已相繼宣布了各自導入EUV光刻的計劃。