Coherent 的尖端雷射、材料等產品旨在支援先進處理器的制造。

全球半導體產業正呈現爆炸式成長，預計到2023年將達到驚人的1兆美元市場（2023年該市場規模將超過5000億美元）。這種擴展主要是由微處理器的不斷微型化和不斷提升的功能所推動的。每一代更小、更強大的芯片都能實現全新的技術，同時也降低現有應用的成本。這形成了一個“良性循環“，芯片技術的改進帶來新產品和服務，進而推動對更先進半導體的進一步需求。

目前，有幾個關鍵產業推動著大部份此類需求，而汽車產業是該產品的一大應用領域，汽車正在演變如同加裝著車輪的智慧手機，并整合了大量的演算能力，高性能演算也是推動增長的因素之一。此舉旨在滿足日益增長的人工智能（AI）和云端計算的需求。隨著5G網絡的普及，無線網絡基礎設施也隨之而來。

最后，微處理器在工廠自動化和物流等工業市場中發揮著巨大的影響，盡管與消費相關市場相比，這是一個相對低成長的市場，但對于半導體來說，這是一個非常穩定和可持續的市場。

幾十年來，Coherent一直提供對半導體制程與元件封裝至關重要的雷射、光學元件、和材料。在某些情況下，我們的技術一直是微電子制造的關鍵推動因素。

我們應該會繼續加強在這一市場的參與度。因為隨著電路尺寸的縮小以支援剛才提到的趨勢，其制造、組裝和檢查流程中使用的必要系統必須更加精確和復雜。這為Coherent提供了更多的機會，因為我們的技術通常支援提高制造精度和提升產能。

在這篇文章中，我們將專門研究Coherent產品如何支援半導體制造最基礎步驟---曝光技術的進步。

極紫外（EUV）曝光

曝光是半導體制造的核心技術，涉及將光罩上的電路圖案投射在硅晶圓上的感光層，以生成實際的元件（例如晶體管）結構。傳統的半導體曝光技術利用波長為248nm或193nm的準分子雷射來實現這一點。這些雷射已將產業帶到了“10nm節點“（節點是與芯片世代相關的術語，通常包括更小的尺寸特性）。但為了轉換到更小的節點（可能包含更小的特性），基本物理原理顯示需要更短波長的光。

極紫外曝光（EUV）代表了該領域的關鍵進步。EUV曝光使用波長約為13.5um的光源，這使芯片制造商能夠達到7nm, 5nm, 3nm和2nm的節點。

為了產生這種EUV光，高功率紅外二氧化碳雷射照射在一股微小、且熔融的錫滴上。雷射使錫蒸發并形成電漿（電子從原子中解離出來的氣體），而EUV光源即由此電漿激發產生。

產生和傳輸這種波長光線的過程非常復雜且具有挑戰性，需要極高的精度以及在極端條件下可靠的操作。后者是關鍵，因為半導體制造廠的停機時間每小時可能造成數十萬、甚至數百萬美元的損失。

Coherent 為EUV 曝光系統提供多種光學元件，包括鉆石保護鏡片、雷射調變器和ZnSe雷射光學元件。

用于 EUV 曝光的光學元件

EUV 曝光系統中的二氧化碳雷射和光束傳輸系統包含許多光學元件，例如透鏡和鏡片。當然，Coherent（原II-VI公司）自20世紀70年代以來一直是紅外光學市場的領導者，這是公司創立的技術根基，沒人有比我們更了解它。也就是我們成為EUV二氧化碳雷射系統最大的雷射光學元件供應商的原因。

EUV系統的另一個重要光學元件是鉆石保護鏡，這是為了對雷射系統內的各種模塊形成密閉環境，同時允許高功率的二氧化碳雷射不受衰減地通過。

雖然ZnSe通常用于此波長的鏡片和EUV系統，但由于多種原因，在一些要求極度嚴格的應用中鉆石最愛到青睞，在超高功率作業下，熱透鏡效應較低是其主要原因之一。熱透鏡會導致光束、像差和焦點位置的變化，所有這種都會影響系統性能。

此外，鉆石是所有已知材料中熱導率最高的，同時具有低熱膨脹系數（CTE）和極高的硬度。這表示鉆石可以承受高功率的激光束、且變形或劣化程度最小；并且，它可以承受并有效消散因吸收雷射而產生的任何熱能。

Coherent是這些大范圍多晶鉆石鏡片的領先供應商，因為我們是一家垂直整合的制造商。我們在反應爐中使用化學氣相沈積（CVD）技術來生長鉆石，該技術基于我們自已的專有設計和制程技術，這使我們能夠以精確產生EUV曝光系統光學鏡片所需特性的方式控制晶體生長。

用于EUV曝光的結構零組件

我們的專業知識還包括制造由特殊陶瓷材料制成的EUV曝光系統零組件，例如：燒結碳化硅 (RB-SiC)。

RB-SiC具有出色的機械和熱穩定性，使其成為包括檢查、測量和曝光在內的廣泛半導體資產設備應用的理想選擇。支撐EUV光學系統的結構穩定性至關重要，而且只有使用這種RB-SiC陶瓷才有可能達成，可預計RB-SiC在結構零組件方面具有很大的潛力。

Coherent使用傳統陶瓷生產制程和新開發的添加材料技術來生產RB-SiC。透過這些方法，可以將大型復雜形狀生產成近乎幾何形狀，而幾乎不需要精密加工。

Coherent：您的創新和成功合作伙伴

我們剛剛深入了解了Coherent如何將必要的創新技術與高性能組合產品，依照需求提供幫助給半導體設備商。但其它公司也生產高性能的產品，所以，我們的客戶選擇Coherent的原因通常不僅僅是如此。

其中一個因素是取得成本，在半導體產業中，與產品相關的營運成本對使用者來說，往往比其當初購買價格更為重要，而造成這種情況的原因有以下幾點。

第一個是停機時間。如前面所提，即使是半導體生產線中出現短暫異常停機，也可能造成較大成本損失。因此，可靠性和正常運作至關重要，除了可為用戶節省資金外，并有助于確保他們能夠滿足既定的生產計劃。

第二個原因是操作的一致性和穩定性。半導體制造有許多步驟，在這些步驟中，設備操作的任何變化都可能以不易立即察覺的方式改變正在生產的電路特性。其影響的是，當產線在發現問題之前，可能已生產了一段時間的不合格零件，需要報廢或重工，這兩種情況都是昂貴且耗時的。

因此，設備商優先考慮那些在自身技術方面擁有深厚專業知識，以及長期成功經驗的供應商。他們希望與那些產品符合規格、能按時交貨，并在嚴格的半導體制造環境中日復一日、始終如一地提供性穩定質量的公司合作。Coherent在這些方面表現突出，數十年來一直擁有超出預期的良好紀錄。

由于技術變革步伐的加快，另一個因素也隨之出現。半導體設備制造商尋求擁有大量內部資源和公司規模，并能承諾在技術上進行大量投資的供應商，而這些都是為了跟上制造用于生產越來越微小電路的設備，所需的持續創新周期。

Coherent客戶可以放心，我們將長期致力于提供迅速回應的服務。客戶還想知道供應商是否能夠繼續經營幾十年，并能提供服務和維持備品供應；說到服務，無論何時何地需要，他們都希望能夠立即獲得服務。Coherent的規模和穩定性，加上廣泛的全球服務組織結構，使我們的客戶有信心，無論是現在還是將來，我們都能實現所有的承諾。（作者：Coherent 供稿：臺灣鐳射科技應用協會）