為什麼已經有了極致先進 EUV，半導體製程仍對 DUV 不可或缺？

全球半導體設備大廠艾司摩爾(ASML)日前在一場公開活動中，公布了其新一代高數值孔徑極紫外光（High-NA EUV，HNA）微影技術的最新進展與市場採用狀況，目的在消除市場對其技術成功性的疑慮。而且，ASML 也宣布，已在總部設立 HNA 專門組織並投入運作。

針對外界質疑HNA可能不會成功的市場傳聞，ASML提供了公開數據以佐證其技術的迅速發展。最新量產型的HNA機台，型號為5200來取代早期系統，並已於2025年第二季交付給客戶。當前，HNA機台的實際應用量正呈現指數型成長。截至2025年9月份，使用HNA機台進行曝光的晶圓數量已累計超過35萬片。

ASML表示，HNA技術的核心優勢在於其效率和成本節省。若使用傳統的Low-NA EUV (LNA) 技術，要鋪設某些圖案可能需要經過三次LNA曝光步驟。然而，若使用HNA，實際上可以用一次互工的方式，取代原本的三張光罩或三次曝光。這項改進帶來了顯著的省時和省成本效益。此外，HNA能夠實現過去相當難做的「2D大圖案」（2D big pattern）曝光。傳統曝光方式通常限制在1D（直線或橫線）的圖案，而HNA的出現使得2D圖案的曝光成為可能。

而在客戶採納方面，ASML透露，包括Intel、IBM以及三星等多家主要半導體製造商正在使用HNA。其中，Intel的公開聲明指出，HNA在瑕疵率（defectivity）和良率（yield）上，基本上已做到與LNA相同的水平。鑑於HNA目前仍處於初期發展階段，這顯示其具有實現更好性能的巨大潛力。ASML對HNA的市場採用情況表示非常有信心。

ASML指出，HNA與LNA之間最主要的設計差異在於鏡片或鏡面的設計。HNA通過減少鏡面數量來優化系統。這一設計至關重要，因為每一次光線在鏡面上的反射都會導致光源損耗，例如100的光源進入後，第一次反射可能只剩90，再出來可能只剩81，損耗不斷累積。因此，鏡面數量越少，對系統性能的表現越有利。另外，EUV光線本身具有特殊性，它無法在空氣環境中存在，因為會被空氣吸收。因此，EUV設備中的所有光學元件（鏡子）表面都經過多層處理，大約鍍有80層材料以減少損耗。

EUV光學系統對精度的要求達到了極致。鏡面的精度（accuracy）需要控制在20皮米（picometer）的等級，即千分之一奈米。為了說明這種精度的概念，如果將EUV鏡子放大到像德國這麼大，其最高點與最低點之間的差距仍會小於0.1毫米（實際上是0.00幾毫米，極其微小）。在微觀世界中，有一個不變的法則：越小的東西越難製作。而值得注意的是，EUV曝光機（無論LNA或HNA）採用的是反射式系統。光線無法穿透鏡子。與之對比，所有DUV（深紫外光）技術的世界中，則採用透射式（折射）設計，光線會穿透過透鏡。

儘管EUV技術在處理晶片底部最關鍵的結構上至關重要，但從總體曝光量（Volume）來看，絕大部分的晶圓處理仍是透過DUV（深紫外光）進行曝光的。根據統計，雖然EUV的重要性日益增加，但從2024年的佔比來看，EUV仍然只佔整個晶圓曝光量中的一小塊。DUV和其他產品線的經濟效益對ASML而言至關重要，因為客戶很大一部分的生產成本仍然集中在DUV這一塊。

所以，ASML的DUV產品線持續升級。首先在浸潤式（Immersion）微影部分，最新機台為2150。該機台的性能顯著提升，每小時晶圓處理量（WPH）可達到約310片。其機對機套準（MCH machine overlay）相較前一代也有顯著提高。另外，也開發出KRF DUV機台。因為KRF DUV仍是非常重要的機台，已於2024年底開始出貨。其生產效率更高，WPH可超過400片/小時，速度極快。

ASML強調，DUV與EUV在實際生產中需要相互配合。一片邏輯晶片大約需要進行70次左右的曝光，其中可能十幾片使用EUV，而剩下的則使用DUV。因此，所有層次之間都需要進行精準的匹配（matching factor），這涉及到精確的套準（overlay），其精度皆以奈米為單位計算。無論是單機的套準（overlay）、機對機的套準，最終全部加總起來的結果就是產品上的套準（on product overlay），確保了晶片結構的精準疊加。