EUV?DUV?什麼是曝光機(光刻機)，一看就懂超簡單
到底EUV是什麼神奇的設備?
讓各家廠商可是不計成本，只為了比對手更早拿到。
他的製造商ASML(艾斯摩爾)又是何方神聖?
完全壟斷了EUV的市場，成為高階曝光機(在對岸叫做光刻機)的龍頭。
不要緊，這次就讓研究家帶你輕鬆看懂EUV以及DUV 。
淺談曝光與蝕刻流程
曝光與蝕刻應該可以說是先進製程中最具代表性的技術了，因為他正與晶片縮微息息相關，所以在我們深入了解曝光設備EUV及DUV以前，應該要對曝光與蝕刻有些基本的了解。
(對曝光與蝕刻沒有概念的可以先看看這裡)
深入了解曝光機
在有了基本的曝光與蝕刻知識，想必大家對曝光機都有概念了，他就是我們在曝光這個步驟中最重要的儀器，功能就像是投影機，把光罩上的晶片設計圖投影在矽晶圓上的光阻。
那接下來，我們就要好好介紹曝光機的各種不同分類啦。
依照曝光方式
曝光方式的演進可是記錄著精密機械的發展，在製程以奈米為單位的現在，控制儀器曝光到正確的位置，這可是非常困難的，然而經過科學家不懈的努力，現在的曝光機可是精準無比，那就不要在講廢話了，直接帶大家一個一個了解。
接觸式
直接把光罩貼在矽晶圓上，光罩與曝光出來的電路圖形是一比一，因為會接觸到光阻及矽晶圓，對光罩造成嚴重的耗損，一片光罩可能使用十幾次就會有誤差，所以現在業界幾乎不使用這樣的技術了。
接近式
讓光罩非常非常接近矽晶圓，間距是微米的等級(0~200um)，光罩與曝光出來電路還是一比一，和接觸式比起來，因為沒有接觸到晶圓，光罩的耗損大幅降低，這在低階製程中還繼續應用。
投影式
顧名思義，就是運用投影的方式曝光，把光罩與晶圓的距離大幅拉開。
投影式下面有三個分支 :
- 掃描式(scanner)
不再是一次曝光一片晶圓，而是由上到下一路掃描曝光整片晶圓，這時光罩會以穩定的速度前進，要被曝光的晶圓則會與之相反方向移動，光罩與電路的比例可以來到一比四或一比十(也可以一比一)。
這樣做的好處是，可以縮小透鏡的大小減少製造成本，因為我們每次曝光都只有一小條縫隙，然而他的作用原理非常像是掃描機，所以因此得名掃描式，是目前最主流的方式歐。
- 步進式(stepper)
不再是一次曝光一片晶圓，而是一次曝光一個晶粒或是一個區域，像是以下這樣 :
這個方式也可以縮小透鏡的大小減少製造成本，因為我們不再需要曝光整片晶圓，也就不需要能覆蓋整片晶圓的透鏡了。
但這個方式因為圖型解析度並沒有比掃描式來的好，已經漸漸被掃描式所取代。
- 步進掃描式(step-and-scan)
這可就是上面兩個的綜合體了，也是現在ASML的最新EUV機台所使用的方式。
我們依序曝光每一個區塊，像是步進式這樣。
而在曝光每個區塊的時候，使用掃描式。
這項技術可以說是上面兩項的綜合體，把透鏡大小又在大大的減少。
可是這也是要付出代價的，步進掃描非常吃重晶圓定位、穩定移動、同步加速等等，精密的機械設計，我記得台積電在運輸機台的時候，原廠還規定了載運車輛的移動速度，深怕一不小心就損壞了機台的精準定位。
依照曝光光源
曝光光源的波長可是決定了曝光機的解析度呢，因為隨著晶片的尺寸越來越小，光罩上面讓光通過的電路圖形，越來越像是一條條的狹縫，高中有學過單狹縫繞射，這些一條條狹縫造成的繞射及干涉作用，可能在光阻上形成了不必要的誤差，像是把兩條靠近的線化成一條這樣，然而把曝光光源波長變小，正可減少這樣的繞射出現，所以科學家們的主要目標就是，努力減少曝光波長，提升解析度。
DUV(深紫外光)
這可是市面上最多的曝光機種類，波長從248nm到193nm，他們已經算是成熟的產品了，而且主要適用的範圍也是成熟的製程，極限也大約是在60nm。
但在先進製程中也依然可以看到他們的身影，這就可是靠"多重微影技術"突破了其波長的極限，讓製程持續以DUV推進到7奈米。
補充一個!
(台積電的N7+製程，就是導入EUV，取代多重微影技術的DUV製程)
EUV(極紫外光)
這可是目前最先進的曝光機光源，波長13nm，接替DUV無法發揮作用的7nm以下製程。
其波長很容易在空氣中衰退，所以機台內必須保持在真空環境，還有傳統的折射鏡已經不適合這樣的波長了，在EUV我們使用的是反射鏡。
當然這個新技術可是有很多缺點的。
首先是每經過一面反射鏡會少掉三成的光強度，當我們把曝光機內所有的反射鏡組加起來，其損耗非常嚴重，只剩下1%的光強度可以用來曝光，十分耗電。
如果要在曝光處達到特定的瓦數，其極紫外光源可是要到近乎百倍的功率，因為其反射鏡組極大的損耗，這樣高功率的光源，非常考驗散熱。
總歸來說，EUV現階段還是屬於未成熟狀態，這也就可以理解為什麼台積電大量購買綠電了吧。
結論與未來發展
在先進製程的路上，曝光機還有非常多的地方可以精進，包括更好的運轉效率、更高的工作量還有更短的波長，就讓我們期待接下來半導體的縮微之路吧。
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