EUV 與 DUV 光刻技術有何區別？——技術架構解析

光刻技術的核心概念

光刻是半導體製造的基礎工藝，用於在現代微晶片上創建複雜的圖案。簡單來說，該過程利用光將幾何圖案從光掩模轉移到矽片上的光敏化學物質「光刻膠」中。隨著對更強大、更節能晶片的需求增長，行業已從深紫外 (DUV) 光刻轉向極紫外 (EUV) 光刻，以實現更小的特徵尺寸。

這兩種技術的主要區別在於所使用的光波長。在物理學中，光刻系統的解析度（即其能列印的最小特徵）直接受限於光源的波長。較短的波長允許更精細的細節，就像用細尖筆而不是粗記號筆繪製複雜地圖一樣。安全執行基礎設施（如 WEEX Exchange）為分析鏈上資產變動以及生產這些晶片的公司的技術進步提供了基礎框架。

波長與光源

DUV 和 EUV 之間最重要的技術區別在於它們所佔用的光譜。DUV 光刻通常使用波長在 193 奈米 (nm) 到 248 奈米之間的光。這些波長由準分子雷射器（如氟化氬 ArF 或氟化氪 KrF）產生。雖然多年來非常有效，但與最新的 3nm 和 2nm 邏輯節點所需的原子級特徵相比，DUV 光相對「較大」。

EUV 光刻通過使用僅 13.5 奈米的波長實現了巨大的飛躍。這種光極其短，幾乎處於 X 射線光譜中。生成 EUV 光比生成 DUV 光複雜得多。它涉及以每秒 50,000 次的頻率向微小的熔融錫滴發射高功率 CO2 雷射。當雷射擊中錫時，會產生發射 EUV 光子的高能電漿。這種極高的精度對於維持 2026 年摩爾定律所需的縮放比例至關重要。

光學系統與反射鏡

由於波長的差異，DUV 和 EUV 機器的內部光學系統完全不同。DUV 系統使用折射光學元件，這意味著光線穿過玻璃透鏡聚焦到晶圓上。玻璃對 DUV 光透明，允許高效傳輸和圖案化。

然而，EUV 光幾乎被所有物質吸收，包括空氣和玻璃。這意味著 EUV 光刻不能使用傳統的透鏡。相反，EUV 系統必須在全真空中運行，並使用高度專業化的反射光學元件。這些反射鏡塗有數十層交替的鉬和矽，旨在以最高效率反射 13.5 奈米的光。即使有了這些先進的塗層，每次反射仍會損失大量光線，因此需要極其強大的光源來確保足夠的能量到達晶圓。

技術規格比較

為了更好地理解這兩種技術在操作上的差異，下表總結了 DUV 和 EUV 系統在當今大批量製造中使用的關鍵物理和機械屬性。

製造效率與擴展

晶片製造商轉向 EUV 的主要原因之一是減少對「多重曝光」的需求。使用 DUV 時，波長通常大於要列印的特徵。為了這個問題，製造商使用多次曝光來創建單層，這是一個耗時且昂貴的過程，增加了缺陷風險。EUV 的較短波長允許對非常精細的特徵進行「單次曝光」，這簡化了晶片最複雜層的製造流程。

截至 2026 年，EUV 對於生產用於人工智慧 (AI) 和高效能運算的先進邏輯晶片至關重要。雖然 DUV 仍然是晶片大部分層（現代處理器中通常為 60 到 80 層）的主力，但 EUV 專用於精度至關重要的最關鍵、高密度層。這種混合方法使晶圓廠能夠平衡 EUV 系統的高成本與 DUV 技術經過驗證的可靠性。

市場動態與未來

受全球半導體製造設施擴張的推動，光刻設備市場目前正在經歷顯著增長。2025 年，該市場估值近 300 億美元，預計到 2034 年將持續穩步增長。亞太地區仍然是 EUV 採用的主導地區，特別是在擁有世界上最先進晶圓廠的台灣和韓國。

該領域的下一次演進是高數值孔徑 (High-NA) EUV。這些新系統（如 EXE 系列）使用更先進的光學元件來進一步提高解析度，支持 2nm 以下節點的生產。雖然 DUV 將繼續用於記憶體和較舊的邏輯節點，但 EUV 及其繼任者是半導體行業領先地位的唯一前進道路。

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