DUV(Deep Ultraviolet:深紫外光)是指波長約100~300nm 的紫外光區域,被廣泛用作半導體微影(光微影)的光源。代表性光源為 KrF(氟化氪)準分子雷射(248nm)與 ArF(氟化氬)準分子雷射(193nm),為了與 EUV(Extreme Ultraviolet,13.5nm)區別而稱為「DUV」。至今仍是全球半導體晶圓廠中運轉最廣泛的曝光技術。
DUV 微影的歷史始於1990年代導入 KrF(248nm),2000年代 ArF(193nm)成為主力。2007年前後 ArFi(ArF 浸潤式曝光)實用化,在鏡頭與晶圓之間填滿純水(n=1.44)以實現 NA>1,達到比乾式 ArF 高40%以上的解析度。再搭配 SADP、SAQP 等多重圖案化技術,ArFi 可對應到10nm 世代,目前仍持續用於7nm~3nm 的非關鍵層(閘極與接觸窗以外的多數層)。
即使 EUV 已普及,DUV 仍不可或缺的原因有4點:①成本:ArFi 曝光機(約50~100億日圓)的成本遠低於 EUV(約170~200億日圓);②產出量:ArFi 機台(305 WPH)的處理能力高於 EUV 機台(220 WPH);③台數:全球晶圓廠已大量導入 ArFi 與 KrF 設備,可活用既有資產;④用途分工:完成1片晶圓所需的100道以上曝光步驟中,使用 EUV 的只有數層,其餘都由 DUV 負責。
DUV 目前的主要用途有:①先進邏輯(3nm、5nm 等)的非關鍵層(場氧化層、金屬導線下層、接觸窗等);②成熟節點(28nm、40nm、65nm 等)全層的量產;③DRAM 與 NAND 的多數層(EUV 只用於部分關鍵層);④類比與功率半導體(100nm~數 μm:以 KrF 為主力)的製造。ArFi 所用多重圖案化(SADP/SAQP/LELELE)的設計與製程技術訣竅,是 DUV 設備的重要附加價值。
DUV 曝光機市場的主要廠商為艾司摩爾(ASML,NXT 系列掃描式曝光機:市占率75%以上)、尼康(Nikon,NSR-S 系列)與佳能(Canon,FPA 系列)。EUV 由 ASML 獨占,但在 DUV 領域,尼康與佳能也擁有一定的市占率。ASML 以 ArFi 最新機種(NXT:2100i:最高305 WPH、NA=1.35)持續供應先進晶圓廠。