为什么有了极致先进EUV，半导体制程仍对DUV不可或缺？

全球半导体设备大厂艾司摩尔(ASML)日前在一场公开活动中，公布了其新一代高数值孔径极紫外光（High-NA EUV，HNA）微影技术的最新进展与市场采用状况，目的在消除市场对其技术成功性的疑虑。而且，ASML也宣布，已在总部设立HNA专门组织并投入运行。

针对外界质疑HNA可能不会成功的市场传闻，ASML提供了公开数据以佐证其技术的迅速发展。最新量产型的HNA机台，型号为5200来取代早期系统，并已于2025年第二季交付给客户。当前，HNA机台的实际应用量正呈现指数型增长。截至2025年9月份，使用HNA机台进行曝光的芯片数量已累积超过35万片。

ASML表示，HNA技术的核心优势在于其效率和成本节省。若使用传统的Low-NA EUV (LNA) 技术，要铺设某些图案可能需要经过三次LNA曝光步骤。然而，若使用HNA，实际上可以用一次互工的方式，取代原本的三张光罩或三次曝光。这项改进带来了显著的省时和省成本效益。此外，HNA能够实现过去相当难做的“2D大图案”（2D big pattern）曝光。传统曝光方式通常限制在1D（直线或横线）的图案，而HNA的出现使得2D图案的曝光成为可能。

而在客户采纳方面，ASML透露，包括Intel、IBM以及三星等多家主要半导体制造商正在使用HNA。其中，Intel的公开声明指出，HNA在瑕疵率（defectivity）和良率（yield）上，基本上已做到与LNA相同的水平。鉴于HNA目前仍处于初期发展阶段，这显示其具有实现更好性能的巨大潜力。ASML对HNA的市场采用情况表示非常有信心。

ASML指出，HNA与LNA之间最主要的设计差异在于镜片或镜面的设计。HNA通过减少镜面数量来优化系统。这一设计至关重要，因为每一次光线在镜面上的反射都会导致光源损耗，例如100的光源进入后，第一次反射可能只剩90，再出来可能只剩81，损耗不断累积。因此，镜面数量越少，对系统性能的表现越有利。另外，EUV光线本身具有特殊性，它无法在空气环境中存在，因为会被空气吸收。因此，EUV设备中的所有光学组件（镜子）表面都经过多层处理，大约镀有80层材料以减少损耗。

EUV光学系统对精度的要求达到了极致。镜面的精度（accuracy）需要控制在20皮米（picometer）的等级，即千分之一纳米。为了说明这种精度的概念，如果将EUV镜子放大到像德国这么大，其最高点与最低点之间的差距仍会小于0.1毫米（实际上是0.00几毫米，极其微小）。在微观世界中，有一个不变的法则：越小的东西越难制作。而值得注意的是，EUV曝光机（无论LNA或HNA）采用的是反射式系统。光线无法穿透镜子。与之对比，所有DUV（深紫外光）技术的世界中，则采用透射式（折射）设计，光线会穿通过透镜。

尽管EUV技术在处理芯片底部最关键的结构上至关重要，但从总体曝光量（Volume）来看，绝大部分的芯片处理仍是通过DUV（深紫外光）进行曝光的。根据统计，虽然EUV的重要性日益增加，但从2024年的占比来看，EUV仍然只占整个芯片曝光量中的一小块。DUV和其他产品线的经济效益对ASML而言至关重要，因为客户很大一部分的生产成本仍然集中在DUV这一块。

所以，ASML的DUV产品线持续升级。首先在浸润式（Immersion）微影部分，最新机台为2150。该机台的性能显著提升，每小时芯片处理量（WPH）可达到约310片。其机对机套准（MCH machine overlay）相较前一代也有显著提高。另外，也开发出KRF DUV机台。因为KRF DUV仍是非常重要的机台，已于2024年底开始出货。其生产效率更高，WPH可超过400片/小时，速度极快。

ASML强调，DUV与EUV在实际生产中需要相互配合。一片逻辑芯片大约需要进行70次左右的曝光，其中可能十几片使用EUV，而剩下的则使用DUV。因此，所有层次之间都需要进行精准的匹配（matching factor），这涉及到精确的套准（overlay），其精度皆以纳米为单位计算。无论是单机的套准（overlay）、机对机的套准，最终全部加总起来的结果就是产品上的套准（on product overlay），确保了芯片结构的精准叠加。