当前的极紫外EUV光刻曝光光学系统：0.33NA

众所周知，ASML的极紫外EUV光刻机的分辨率与光源的波长成正比，与光学系统的数值孔径NA成反比。 ASML目前销售的光刻机均配备0.33NA曝光光学系统，而下一代0.55NA曝光光学系统的开发早在四五年前就已开始。

上周，ASML公布了2021年第三季度财报。最新销售的EUV光刻机型号为NXE:3600D，采用0.33NA曝光系统。

ASML 0.33NA EUV光刻机系统迭代

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据显示，过去三年EUV光刻机出货量和每小时加工晶圆数量提升，基于0.33NA曝光光学系统的NEX系列将持续迭代开发中，预计每两年升级一个型号，如2023年升级NXE:3800E，2025年升级NXE:4000F。

从图中我们大致可以看出，到2025年的NXE:4000F，EUV光刻机出货量将达到目前NXE:3600D的1.6倍，并且该型号光刻机每小时处理的晶圆数量比现有的NXE:3600D高出50%。 NXE:3600D。预计达到220 WPH。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

我们从下图中也可以更清楚地看到，2017年以来，0.33NA EUV光刻机单日加工的晶圆数量几乎增加了两倍，设备利用率也从65%提高到近90%。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

此外，与使用浸没式光刻的多重曝光工艺相比，0.33NA EUV曝光系统减少了约40%的掩模数量，减少了约30%的光刻步骤。这显着减少了光刻缺陷、成本和制造时间。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

根据三星的实测数据，对于相同的工艺，EUV曝光光学系统不仅具有更高的曝光精度，而且可以减少高达20%的曝光缺陷。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

当然，ASML将在未来几年继续改进其DUV和0.33NA EUV光刻机。我们可以清楚地看到，其DUV光刻机和EUV光刻机的套印精度仍然在0.1nm。脚步不断上升。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

下一代极紫外光刻曝光光学系统：0.55 NA

ASML在投资者日公开报告中披露了下一代0.55NA曝光光学系统。之前我介绍过，美国劳伦斯伯克利实验室有一套微区曝光系统MET5，它是0.5NA的2透镜曝光光学系统。该系统大约在2013年开始工作，目前已实现单次曝光。曝光精度为8nm。因此，欧美实际上提前10年就对高NA曝光光学系统及配套材料和器件进行了布局和广泛研究。

链接为Jim博士之前写的介绍MET5曝光光学系统的文章：美国可以制造EUV光刻机的镜头吗？这家美国公司或许能够与德国卡尔蔡司竞争

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

搭载0.55NA光学系统的EXE:5000预计将于2023年完成，并将开始客户引进和工艺预研工作。 EXE:5000的曝光分辨率预计比0.33NA系统高1.7倍，晶体管密度高2.9倍。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

同样，0.55NA EUV光刻机将进一步减少光刻掩模数量和工艺步骤：掩模数量预计比0.33NA系统减少40%，工艺步骤比0.33NA系统减少30%与0.33NA 系统。

ASML认为0.55NA是下一代颠覆性的EUV光刻技术，这一代差异主要来自于光学系统设计：

这依赖于前所未有的高精度镜子。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

0.55NA极紫外光刻曝光光学系统的开发进度

下图是ASML在德国蔡司工厂宣布的0.55NA光学计量平台的全景图。该工厂专门为0.55NA光学系统建立了6年。我之前已经给出过很多0.55NA光学系统开发的阶段性进展。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

这是ASML展示的最大一块0.55NA光学透镜物镜：直径1米，精度为0.02nm（20pm）。我目前正在研究的是与这款镜头相关的具体技术信息。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

在ASML荷兰工厂，0.55NA光学曝光系统的组装设备已经启动。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

目前全球正在建设的0.55NA光刻机系统的四大核心模块：掩模系统、曝光光学系统、晶圆系统、光源系统均已通过评估，目前正在组装中。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

ASML的战略规划

ASML在2018年制定了四大方向的战略，主要涉及DUV光刻机、现有0.33NA光刻机、下一代0.55NA光刻机。

我们可以从两个主要指标来了解其目前的执行情况：

1、0.33NA曝光系统达到3nm逻辑节点；在这方面，NXE:3600D已经大批量商业化。

2、0.55NA曝光系统已达到3nm逻辑节点；目前，其研发进展依然十分乐观。

2021年9月29日ASML投资者日发布的数据

EUV光刻机：路漫漫其修远

目前商业化的0.33NA EUV曝光光学系统早在2012年就用在ASML的NXE:3300光刻机上。不知不觉，10年过去了。到明年，ASML的下一代0.55 EUV光刻机系统将准备就绪。

2012年德国蔡司推出的6镜头0.33NA EUV曝光光学系统

下图为2010年以来设计的三套6镜头EUV光刻机曝光光学系统：0.25NA、0.33NA、0.55NA。我们可以直观地感受到0.55NA和0.33NA之间的巨大差异。

三代EUV光学系统设计对比图

ASML此前给出了248nm KrF DUV光刻机、193nm ArF DUV干式光刻机、193nm ArF DUV浸没式光刻机以及ADT、NXE:3300、EXE:5000等六代光刻机的系统复杂度。我们从这张图中也可以大致了解到高端光刻机迭代的技术难度。

第三代DUV光刻机和第三代EUV光刻机系统复杂度参考图

未雨绸缪

ASML 10年前就开始布局下一代0.55NA EUV光刻机。与其合作的蔡司于2015年开始扩建位于德国奥伯科亨的工厂，用于制造下一代0.55NA曝光光学系统。

2015年：0.55NA光学系统工厂

从2016 年开始，蔡司开始为0.55NA 系统制造巨大的真空室。

2016年：测量设备真空室制造

2016年：蔡司首个0.55NA工厂动工

2019年，蔡司展示了0.55NA工厂的建设。我们可以看到EUV研发大楼、镀膜工厂、计量工厂、光学工厂、集成工厂。

2019年：0.55NA光学系统工厂

2020年，蔡司新工厂已开始量产0.55NA系统镜头。

所以，我们可以非常清楚地看到：

在一个拥有研发储备、人才团队、产业环境以及10年制造上一代商用EUV光刻机成熟经验的公司，打磨下一代0.55NA光刻机还需要10-15年以上的时间。雕刻机。

2020年9月：蔡司工厂大批量生产0.55NA镜头

结语

科技发展不是盖楼房。

中方到底要做什么、怎么做？

我调查了过去二十年光刻机的发展以及未来十年光刻机可能的形式。

而当我们将这些信息与中国的02特种布局进行比较时，我们可以看到明显的差异：

1、欧美国家利用完整、持续、专注的科研人员和团队，在一个领域持续做到完美；前天我刚刚介绍了在美国Cymer做DUV和EUV光源的乌克兰科学家Yulin，稍后我会介绍他。此类专家数量众多；

ASML研究院“院士”

我们的研究通常是由大学和研究机构组织的。从事开发一线的都是硕士、博士生。一方面，他们没有工程经验。另一方面，很多研究生毕业后人才流失严重，导致工程项目如此复杂。研究处于停滞状态。

2、欧美对于光刻机产业化布局目标非常明确，长短期目标可执行性强。因此，他们通过市场化的不断迭代，正在推动流程优化、技术水平提升。

我们02项目花了10年时间开发EUV领域的MET工具，但既没有产业布局，也没有研发体系布局——包括相关的制造设备、计量准备、开发设备等，也没有系统的技术。以及专利布局。

ASML的全球生态链

中国集成电路产业投资规模达800亿美元

中国集成电路产业投资已达800亿美元，占全球投资的50%。