ASML och optikpartnern Zeiss har presenterat en möjlig väg mot nästa generations EUV-litografi kallad Hyper-NA. I en forskningsartikel publicerad på SPIE beskrivs tekniken likt tidigare med en numerisk apertur (NA) om minst 0,75, vilket är att jämföra med 0,55 hos nyligen kommersialiserade High-NA och 0,33 hos mer etablerade Low-NA som använts i volymproduktion sedan 2019. Enligt rapporten tror sig ASML och Zeiss kunna förbättra upplösningen från 8 till 5 nanometer half-pitch, samtidigt som de behåller samma EUV-våglängd om 13,5 nanometer.
Vägen mot Hyper-NA anges vara lång och artikeln pekar på att Zeiss optik kan nå 5 nanometer först 2036, med brasklapp att tidsangivelsen bygger på en extrapolering av bolaget historiska utvecklingskurva för optisk upplösning – årtalet är med andra ord en grov uppskattning. ASML ska också ha inlett utveckling av tekniken, men ännu inte fattat beslut om att kommersialisera en EUV-maskin enligt konceptet Hyper-NA.
Förutsatt att Hyper-NA blir verklighet är målet att återanvända så mycket som möjligt av dagens EUV-ekosystem, vilket ska underlätta för kunder att integrera den i sina processflöden. Av den anledningen kan Hyper-NA använda samma ljuskälla där tenn används för att generera EUV-ljus med en våglängd om 13,5 nanometer, befintliga krav på spegelkvalitet från Zeiss och anamorfisk (asymmetrisk 4×/8×) optik från High-NA. Därtill är målet att maskinen ska behålla ungefär samma volym, eller fysiska storlek, som dagens High-NA-scanners.
Den största tekniska utmaning som pekas ut med Hyper-NA är att skärpedjupet blir omkring hälften så stort jämfört med High-NA. Konsekvensen av detta är att fokus mot kiselskivan behöver kontrolleras ungefär dubbelt så noggrant, samtidigt som det ställs högre krav på kiselskivans planhet och utveckling av tunnare resistmaterial med tillhörande processer.
Ett möjligt farthinder som länge vädrats kring gångbarheten för Hyper-NA kommersiellt är produktivitet. Dagens ASML Twinscan EXE:5200B med High-NA behandlar omkring 135 kiselskivor per timme, med målet att till slutet av årtiondet nå 180 kiselskivor. Vidare utvecklar bland annat ASML, TSMC, Samsung och Intel fotomasker på 12 tum, som väntas tas i bruk omkring 2033 och öka produktiviteten hos High-NA med uppemot 40 procent.
Att industrin jagar högre produktivitet med High-NA skulle kunna skjuta behovet av Hyper-NA längre fram, på samma sätt som tillverkare håller kvar vid Low-NA trots att ASML har High-NA-maskiner i produktion. Att övergången till High-NA dröjer tillskrivs att Low-NA i dagsläget ofta har en lägre kostnadsbild även i de fall där High-NA kan användas för att eliminera behovet av dubbla exponeringar med multi-patterning. Det var först i slutet av 2025 som Intel började använda tekniken i volymproduktion, medan både TSMC och Samsung väntas ta High-NA i bruk för tillverkning av logikkretsar först 2030. På minnessidan väntas Samsung och SK Hynix fasa in tekniken under 2028.
Att ASML själva genom förbättrade maskiner med Low-NA och High-NA riskerar utmana Hyper-NA kan mycket annat hända under en tioårsperiod. Bland kandidaterna finns EUV-liknande system med kortare våglängd om 6,7 nanometer, röntgenlitografi och Canon arbetar på att förbättra Nanoimprint Lithography (NIL), som bokstavligt talar ”stämplar” strukturer. Ett annat möjligt alternativ för att producera EUV-ljus är partikelacceleratorer med frielektronlaser (FEL), något entreprenören Elon Musk antytt om för megaprojektet Terafab.
Huruvida Hyper-NA blir verklighet avgörs således inte av om tekniken är möjlig att bygga, utan om den ger tillräckligt stora fördelar mot förbättrad High-NA med multi-patterning och andra potentiella tekniker. I slutändan blir det sannolikt kunderna som avgöra huruvida kalkylen motiverar vad som skulle bli en ännu dyrare maskin än dagens High-NA – som går för runt 400 miljoner euro styck.
