當 0.33 不再夠用
EUV 自 2019 年量產以來，投影系統的數值孔徑（NA）一直是 0.33。回到 Rayleigh 判據 $CD = k_1 \cdot \lambda/\mathrm{NA}$，在 $\lambda = 13.5$ nm、$\mathrm{NA} = 0.33$、$k_1 \approx 0.4$ 的條件下，標準 EUV 單次曝光的解析極限約在 13 nm half-pitch。要再往 2 nm 節點以下推進，業界面臨和當年 DUV 一樣的選擇：繼續堆多重曝光，還是再推進一次 NA？
答案是 High-NA EUV——把 NA 從 0.33 一舉提升到 0.55，讓單次曝光的解析度提升約 1.7 倍，可逼近 8 nm half-pitch 以下，足以支撐 2 nm（A20/A14）及更先進節點的單次曝光。這是 ASML 與蔡司投入十餘年、單機要價超過 3.5 億美元的下一代微影平台。
提升 NA 的物理代價
$\mathrm{NA} = n \cdot \sin\theta$。EUV 在真空中運作，$n = 1$ 無法靠介質提升（不像浸潤式可加水），因此要提高 $\mathrm{NA}$，只能增大 $\sin\theta$——也就是讓反射鏡收集更大角度的光。從 0.33 提升到 0.55，鏡面尺寸與光路角度都要大幅放大，引發一連串連鎖難題。
最直接的代價來自 $\mathrm{DOF} = k_2 \cdot \lambda/\mathrm{NA}^2$。$\mathrm{NA}$ 從 0.33 增到 0.55，DOF 以平方反比惡化，下降到約原本的 $(0.33/0.55)^2 \approx 0.36$ 倍，聚焦容差大幅縮小，對晶圓平整度、光阻厚度、對焦控制的要求更嚴苛。
變形光學：橢圓場與半場曝光
High-NA 最反直覺的設計是 變形光學（anamorphic optics）。在如此大的 $\mathrm{NA}$ 下，反射式光罩的 6° 斜入射會造成嚴重的「陰影效應」與成像非對稱。為了壓抑這個問題，蔡司讓投影系統在兩個方向採用不同的縮小倍率：
- 掃描方向：8× 縮小
- 垂直掃描方向：4× 縮小
這種「橢圓」式的非對稱縮小，使光罩端的入射角分布更均勻、陰影效應可控。但代價是——同一張光罩的成像面積只剩標準 EUV 的一半。
於是 High-NA 必須採用半場曝光（half-field）：原本一個完整曝光場（約 26 × 33 mm）要拆成兩個半場分別曝光，再縫合（stitching）起來。對於需要跨越整個 reticle 的大型晶片（如 GPU、HPC 晶片），縫合區的疊對與良率成為新挑戰。
| 參數 | 標準 EUV | High-NA EUV |
|---|---|---|
| NA | 0.33 | 0.55 |
| 解析極限 | ~13 nm hp | ~8 nm hp 以下 |
| 縮小倍率 | 4× × 4× | 8× × 4×（變形） |
| 曝光場 | 全場 26×33 mm | 半場（需縫合） |
| DOF | 基準 | ~0.36× |
| 單機價格 | ~1.5 億美元 | ~3.5 億美元 |
光阻與隨機缺陷的再次惡化
High-NA 把線寬推到更小，隨機缺陷（stochastic defects）問題更尖銳。在 8 nm 以下的特徵尺寸，落入單一特徵的光子數與光酸分子數更少，泊松雜訊導致的隨機斷線、橋接、接觸孔漏失機率上升。
這把 RLS 三角（resolution-LWR-sensitivity）的張力推到極致：要更高解析度，又要壓低線邊粗糙度（LWR，目標 sub-nm），還要維持可量產的靈敏度（劑量不能太高，否則產能崩潰）。業界因此積極發展金屬氧化物光阻（MOR，如錫基光阻），以更高的 EUV 吸收率與更陡的對比來對抗隨機性。
對單次曝光經濟性的重新計算
High-NA 的核心商業命題是：用一台貴 2 倍多的機器，換回單次曝光取代多重曝光的省下。
- 標準 EUV 在 2 nm 以下某些關鍵層需要 EUV double patterning（兩次曝光 + 中間步驟）
- High-NA 可讓同一層回歸單次曝光，省下一張光罩、一輪蝕刻、一次疊對風險
當一層的多重曝光成本（光罩 + 步驟 + 良率損失）超過 High-NA 的折舊與運行成本時，High-NA 就划算。這個交叉點隨節點推進而提前到來，這正是英特爾率先導入 High-NA 卡位 18A/14A 節點的戰略邏輯。
半場縫合與產能的現實
High-NA 並非沒有隱憂：
- 半場縫合增加了複雜度與潛在良率損失，大型晶片首當其衝
- 產能：更大的鏡面、更複雜的光學，初期晶圓產出率（WPH）低於成熟的標準 EUV
- 光罩：8× 方向的縮小意味著光罩端圖案更大，但 4× 方向仍需極致精度，光罩製造與檢測難度上升
- 成本攤提：單機 3.5 億美元，加上廠房改造，只有最先進、最高量的節點才養得起
微影的下一個十年
High-NA EUV 自 2024 年起由英特爾率先裝機、台積電與三星跟進評估，預計在 2 nm 以下節點逐步成為主力。它代表微影再一次用「提高 NA」這個古老手段續命摩爾定律。更遠的未來，業界已在討論 Hyper-NA（NA > 0.7），但 DOF 與光學體積的物理代價將更加殘酷。微影的歷史，就是一部在 $CD = k_1\lambda/\mathrm{NA}$ 三個變數間反覆權衡、不斷把工程極限往前推的史詩。
延伸閱讀：〈EUV 極紫外光微影：為何只有一家設備商〉、〈多重曝光（Multi-patterning）〉。