曝光所使用的光源從汞燈(Hg lamp)到 準分子雷射光源(Excimer Laser)是根本性躍升。KrF(氟化氪)微影技術,正是 1990 年代這場關鍵變革的核心,也正式標誌著半導體邁入深紫外(DUV, Deep Ultraviolet)時代。
KrF 是什麼?
KrF 是一種工作波長為 248 奈米的準分子雷射光源。所謂準分子(Excimer),指的是氪(Kr)與氟(F)兩種氣體在激發態下短暫結合,釋放出高能紫外光,隨後即解離為原子,這種機制賦予 KrF 雷射:
- 短波長:比 i-line 短近 1/3,顯著提升微影解析度
- 單色性強:提升線寬控制精度
- 能量密度高:支撐高良率量產
半導體生態的影響
在 365 奈米 i-line 微影逐漸逼近 350nm 製程瓶頸時,KrF 技術的出現,打破了微縮停滯,支撐 250~ 130nm 製程量產。光阻材料轉向高解析度、抗紫外分解的新型光阻(如 Chemically Amplified Resists, CARs)。搭配先進光罩、OPC 技術,延續摩爾定律。半導體生態結構也開始改變- KrF 導入使先進製程門檻提高,設備、材料、設計、製造之間的跨領域整合需求升高。小廠難以投入,產業趨向寡頭化
- 光罩成本飆升,設計與驗證流程複雜度倍增
- 晶圓廠需大規模資本投入,推動整合元件製造商(IDM,例如Intel、Samsung 、Micron)分離、間接為台積電這類專業晶圓代工(Foundry)模式的興起鋪了路
- ASML 持續累積技術優勢,逐步挑戰 Nikon、Canon 的市場地位