比較最後更新 2026年10月8日

High-NA EUV與傳統EUV的差異(NA=0.55 vs NA=0.33)

EUV曝光機目前分為「傳統EUV(NA=0.33,ASML的NXE系列)」與「High-NA EUV(NA=0.55,ASML的EXE系列)」2個世代。High-NA將NA從0.33提高到0.55,大幅提升解析度,可用單次曝光形成2nm以後的先進節點。另一方面,設備價格推估超過350~400億日圓,初期機型的產能只有傳統EUV的1/3以下,仍有課題。以下比較兩者的主要規格與採用策略。

Verdict結論

High-NA EUV與傳統EUV最大的差異在於「數值孔徑(NA)」。High-NA將NA從0.33提高到0.55,能以單次曝光形成約8nm的半間距(ASML EXE系列,推估超過350~400億日圓)。傳統EUV為NA=0.33,半間距約13nm(ASML NXE系列,170~200億日圓左右)。High-NA的目的是在2nm以後避免多重圖案化,但初期機型的產能仍是課題。

主要差異

High-NA EUV(EXE)與傳統EUV(NXE)依比較面向比較
比較面向High-NA EUV(EXE)傳統EUV(NXE)
數值孔徑(NA)NA = 0.55(High-NA)NA = 0.33(Low-NA)
理論解析度(HP)半間距:約8nm(k₁=0.33時)半間距:約13nm(k₁=0.33時)
代表設備ASML EXE:5000(開發機)/ EXE:5200(量產機)ASML NXE:3600D / NXE:3800E
設備價格(推估)超過350~400億日圓(EXE:5200)170~200億日圓左右(NXE:3800E)
產能(WPH)初期機型EXE:5000:20~90 WPH(量產機EXE:5200目標:180+ WPH)NXE:3800E:220 WPH(已有量產實績)
光罩縮小倍率變形光學(4x×8x縮小):光罩設計與傳統不相容等向縮小4x×4x:可沿用既有設計資產
光罩尺寸EXE用High-NA光罩(需重新設計)傳統EUV光罩(6吋見方)
光罩保護膜高穿透率(>90%)的新型光罩保護膜開發中,實用化仍有課題光罩保護膜採用持續推進(已用於量產晶圓廠)
商業量產時程預定2025年底~2026年用於Intel 18A。台積電・三星為2027年以後2019年起量產中。台積電N7以後全面採用
主要適用節點2nm以後(Intel 18A/14A、TSMC N2以後的關鍵層)7nm~2nm(現行最先進節點的主力)

High-NA為何能提升解析度:變形光學的原理

曝光解析度由R=k₁×λ/NA決定,NA越大越能畫出細微的圖形。High-NA EUV將NA從0.33提高到0.55,但為了在晶圓側實現高NA,光學系統變成非對稱(變形,anamorphic),縮小倍率從傳統的4x×4x變為4x×8x。因此光罩圖形必須在橫向拉長2倍設計,既有的EUV光罩設計資產無法沿用,需要重新設計光罩。此外曝光場尺寸也從傳統的26mm×33mm減半為26mm×16.5mm,曝光同一顆晶片的次數增加,成為產能下降的原因之一。

英特爾率先採用High-NA EUV的原因

英特爾以恢復「Intel Foundry」的先進製程競爭力為目標,將High-NA EUV定位為最重要的投資之一。計畫在Intel 18A(目標2025年底量產)與14A製程採用,並於2023年全球首家接收ASML EXE:5000。在台積電與三星預計2027年以後才全面採用的情況下,英特爾的策略是藉由率先採用,在產品路線圖與爭取客戶上取得優勢。不過初期產能偏低與新光罩設計成本仍是課題,早期量產化的技術門檻依然很高。

光罩保護膜與產能:High-NA普及的2大課題

High-NA EUV要商業化有2個重大課題。①光罩保護膜:保護EUV光罩免受微粒汙染的光罩保護膜,在傳統EUV上仍持續開發,而High-NA因NA更大(高角度光線),需要穿透率超過90%的薄型光罩保護膜。目前艾司摩爾、imec與各家廠商正在開發。②產能:初期的EXE:5000為20~90 WPH,不足以量產,量產機EXE:5200的目標是180 WPH以上。達到與NXE:3800E(220 WPH)並駕齊驅的產能,是採用於量產的關鍵。

常見問題

High-NA EUV是什麼?(High-NA EUV的定義)
High-NA EUV是將數值孔徑(NA)從傳統EUV的0.33提高到0.55的下一代EUV曝光機。ASML的EXE系列(EXE:5000/EXE:5200)是唯一的供應者,理論解析度相對於傳統EUV約8nm半間距,可藉由高NA化進一步提升。目前計畫應用於Intel 18A、TSMC N2以後的關鍵層,預計2025~2026年開始採用於量產。
High-NA EUV與一般EUV的解析度差異是什麼?
解析度以R=k₁×λ/NA計算。傳統EUV(NA=0.33)的半間距約13nm(k₁=0.33時),High-NA EUV(NA=0.55)則提升到約8nm。因此單次曝光能形成的最小圖形縮小,傳統EUV需要的雙重圖案化(2次曝光),在部分層有可能改為單次曝光。
High-NA EUV何時開始量產?
英特爾最積極,計畫在Intel 18A製程(目標2025年底~2026年量產)採用High-NA EUV。台積電在N2(2nm)世代主要使用傳統EUV(NXE:3800E),一般認為台積電全面採用High-NA EUV要到2027年以後的N2P/A14以後。三星同樣預計在2027年以後。ASML EXE:5200量產機的出貨目標是2025年~2026年開始。
High-NA EUV的變形透鏡是什麼?
High-NA EUV為了實現高NA,光學系統採用非對稱(變形,anamorphic)設計。相對於傳統EUV的4x×4x等向縮小,High-NA採用4x×8x的非對稱縮小。因此曝光場從傳統的26×33mm減半為26×16.5mm,光罩設計也必須在橫向拉長2倍。這種不相容性是High-NA轉換成本的主要原因之一。
High-NA EUV的設備價格是多少?
正式價格未公開,但業界推估ASML EXE:5200超過350~400億日圓。約為傳統EUV(NXE:3800E:約170~200億日圓)的2倍,與ArFi浸潤式設備(數十~100億日圓左右)相比則高出5~10倍以上。由於每1台成本極高,能採用的僅限於專注最先進節點的台積電、英特爾、三星等少數晶圓廠。
High-NA EUV與EUVL(Extreme Ultraviolet Lithography)是一樣的嗎?
EUVL是EUV整體(波長13.5nm的微影技術)的總稱,同時包含傳統EUV(NA=0.33)與High-NA EUV(NA=0.55)。「High-NA EUV」是NA=0.55以上下一代EUV專用的稱呼。有些媒體會用「EUVL」指傳統EUV,但High-NA EUV與傳統EUV在設備、光罩與光學系統上根本不同,是不同的東西。

延伸閱讀


所屬主題