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作者:張雯琪/工研院

一、半導體微影製程設備的重要性

微影製程的目的是為了在晶圓上製作圖案，隨著半導體線寬愈做愈小，電晶體密度愈來愈高，從奈米進入埃米節點的世代，挑戰著曝光設備的極限，也造就ASML EUV的獨霸地位。然而除了晶圓前段製造的需求之外，在先進封裝領域，由於3D堆疊和異質整合的高密度整合元件發展趨勢，打線接合已經無法再滿足更高I/O數目的需求，因此TSV或是RDL製程的發展，讓微影機台也開始普遍運用在封裝製程上。

二、半導體微影製程設備的新興技術

目前最普遍的微影製程，是使用雷射光束搭配光罩進行投影製作圖案在晶圓上。但是隨著目標線寬愈來愈細，曝光機使用更先進的光學鏡組和演算法，使得最新的先進製程所需的EUV價格上看臺幣100億元。加上EUV機台運作的複雜性，以現役的NXE:3600D機型來說，每小時耗能1.32MW，平均每片晶圓耗能8.27kWh，在半導體綠色製造的趨勢和訴求之下，持續面臨減碳減排的轉型。因此在前段晶圓製造領域，微影製程開始出現一些新興技術，雖然尚未成熟，但部份技術也已經從研究階段進入驗證階段，以下詳細說明：

乾式光阻：
目前的微影製程包括液態光阻塗佈、軟烤、曝光、烘烤、顯影等步驟。

自組裝技術：
同樣為了增加微影精確度，並降低微影製程的成本，定向自組裝(directed self-assembly，DSA)技術持續有學者鑽研開發。

奈米壓印(nanoimprint lithography，NIL)：
此方法為透過模具和相關設備，在材料上施加壓力，再透過紫外光或加熱定義出圖樣。

雷射直寫：
此技術為直接透過操控雷射光束，對晶圓上的光阻進行掃描，製作出圖樣。好處是不需要光罩或模具，可以進行少量多樣的圖樣印製。

三、半導體微影製程設備的產業觀察

半導體微影製程中的曝光機、光阻塗佈/去除、光罩製作/清洗/修補/傳載/儲放、量檢測等設備，組成一個微影製程設備生態系。在這個生態系中的各種設備，以曝光機為技術領頭羊，其他設備則圍繞著曝光機的發展而與之俱進。微影製程近年來隨著電晶體密度提高，結構細緻化、複雜化，使用的曝光機、光罩和相對應的量檢測設備，包括缺陷檢測、疊對量測設備等更加重要。此外，使用機台物聯網將曝光機與量測設備進行資料串聯，再以演算法優化曝光參數，讓曝光良率提高，也是微影解析度和誤差可以持續精進的重要關鍵做法。

四、結語

晶圓廠在技術爭霸過程中，曝光設備的等級、規格、數量，已經成為晶圓廠元件研發能力的指標，是最關鍵的設備項目，所以台積電、三星和英特爾都密切關注ASML EUV的生產進度和出貨狀況。