最近，DUV光刻機的話題再度火熱，“28nm光刻機”再度映入眼簾，雖然說大家對DUV的關注度遠不如EUV，但畢竟使用EUV技術造晶片的廠商全世界也沒幾家，目前DUV光刻機仍然是生產邏輯晶片和儲存晶片的主力。
那麼，DUV光刻機在現在有怎樣的地位？
DUV光刻又是什麼原理？
其發展又經歷了怎樣的過程？
以及最後一個問題，
所謂“28nm光刻機”的說法在行業內並不存在，那麼它究竟是何物？
DUV光刻機現在有怎樣的地位？
根據最近ASML第二季度財報，ASML訂單量創下歷史新高，淨利潤同比增長36%，環比增長103%的良好業績，雖然EUV光刻機功不可沒，但是DUV依舊在ASML的營收中佔比超過50%。
僅在第二季度，ASML就售出DUV光刻機79臺，收入21。5億歐元，比EUV營收所得還多出6000萬歐元。
並且，EUV交付週期長，價格貴，實際出貨量僅有12臺，是DUV的七分之一。
從2012年至今，ASML已經出貨1400DUV光刻機，對應兩代技術，共計9個型號。
客戶遍佈北美、亞洲、歐洲，這些光刻機可支援的製程工藝覆蓋上至130nm，下至7nm製程。目前世界上有60%以上的晶片使用DUV光刻工藝製造，無論邏輯晶片還是儲存晶片，DUV都是中流砥柱。
DUV光刻又是什麼原理？
市面上但凡只要是用做製造大規模積體電路的光刻機使用都是紫外光，但是紫外光顧名思義就是紫色光以外的光線，只要波長超過10nm，低於400nm都是紫外光。
那麼既然10nm到400nm都是紫外光，那麼紫外光是否分高低貴賤呢？
用一個不恰當的說法，還真有，在光刻領域中，一般採用四個波長的紫外光光源，分別是
i線（波長365nm）、KrF(波長248nm)、ArF（波長193nm）以及當紅頭牌EUV光刻（波長13.5nm）。
248nm和193nm在大眾的認知中通常被歸納為DUV光源，而行業內通常會直呼KrF和ArF
。
首先，無論DUV或者EUV光刻機，都採用了掩膜對準投影式曝光的技術路線，很多科普文章習慣用照相機來比喻光刻機系統，但是按照光刻機系統和子系統的結構，以膠片電影放映機來類比似乎更加通俗。
電影放映機系統的由光源、聚光鏡、膠片和物鏡以及電影熒幕組成，光源發出可見光透過聚光調整為合適的平行光，透過膠片形成圖案，再由物鏡放大之後，投影到熒幕上。
光刻機同樣也有光源，只不過ArF光刻機使用的是193nm的DUV光源，隨後透過各種複雜的透鏡模組照射到“膠片”上形成圖案，只不過光刻過程的所謂“膠片”在行業叫做“掩膜版”，隨後透過物鏡系統把圖案縮小，投影到塗有光刻膠的矽晶圓上。
光刻機和放映機在原理上的最大不同在於，
放映機是放大圖案，而光刻機是縮小圖案（通常縮小到面積的25%左右），
所以臺積電有時候會把光刻機稱作微影系統，或者微影機。
光刻機用於製造尺度僅有幾十奈米乃至十幾奈米尺寸的元件，對各方面的精度要求也高得多，電影放映機所需要的鏡片誤差，只需控制在數微米之間即可，這樣的精度，很多國產廠商都可以輕鬆完成。但是光刻機需要的鏡片，誤差不能超過1nm，在EUV光刻系統上，甚至降低到了驚人的0。05nm，
相當於整個中國一馬平川，不允許有超過10釐米的山峰或者盆地。
再者，為什麼會採用這個
如此奇怪的193nm波長
，而不是使用整數？
這是因為光刻機光源必須把波長限制在極窄的頻譜之內，滿足該條件的只有鐳射，而ArF代表的就是氟化氬氣體鐳射機，這種鐳射器可以發出足夠純淨的193nm光源，這是氟化氬這種物質的本身性質。
此外，上圖中的曝光臺也並不簡單，其本質上是一個對準系統，在對準時需要極低的對準誤差，一般來說，整個光刻過程中只有能允許對準工藝上10%的誤差，90nm對應9nm，而28nm只能容許2。8nm的誤差。
檢測2。8nm誤差就需要用到
高階掃描電子顯微鏡
，此類產品對於某些工業門類不完善，工業技術不發達的國家來說，都是相當稀罕的奢侈品。
如果說需要進行多重曝光，那麼允許的誤差只能更小。
既然搞清楚了193nm，這就引出了下一個問題。193nm光源的光刻機覆蓋了130nm到7nm，按理說，就算是光刻機廠商再努力，193nm的物理極限應該也就在65nm製程左右，193nm光線為何有如此神奇力量， 能夠一路披荊斬棘下探到7nm。
很多人都聽說過
溼法光刻
這個詞彙，溼法光刻是因光刻過程中需要用到超純水而得名，也就是所謂的浸潤式光刻機，
ArF浸潤式光刻機發展又經歷了怎樣的過程？
早年的光刻機結構相當簡單，大多采用接觸式光刻的方式，掩膜版覆蓋在矽晶圓上進行光刻，掩膜版多大的，晶圓就有多大。
後來隨著製程工藝的逐漸縮小，才發展出來的投影式光刻，在掩膜版和晶圓之間增加透鏡，縮小投影圖案，使其能夠不斷在製程工藝上有所進步。
當透鏡系統不能滿足時，就開始在其他零部件上做最佳化。最後逼不得已才會對光源下手，當時的佳能、尼康被鎖死在65nm，無法突破下一代節點，所以改變光源成了當時這兩家日本大廠的最後手段。
佳能、尼康欲將193nm光源換成157nm光源，
後果也顯而易見，牽一髮而動全身
。原本在193nm上使用的合成石英玻璃鏡片，會大量吸收157nm光線，物鏡系統、掩膜版材料都需要改朝換代，研發成本高、難度大，佳能、尼康在157nm波長苦苦求索而不得解。
2002年召開的國際光電學會技術研討會，卻改變了這一切。
當時，佳能、尼康仍在堅持157nm光源，但是隨後一個臺積電工程師的發言，
徹底改變了整個研討會的方向。
工程師林本堅拿出了構思20年的思路，他認為，未來光刻工藝的發展必然不是在157nm上發力，而是透過浸潤式光刻，
直接把193nm波長光線透過水的折射直接降低到134nm，一舉突破65nm製程，
此言一出，滿堂震驚。
所有人全部睜大眼睛，把157nm丟到一邊，開始討論134nm的可能性。
不過會議之後，外界開始質疑這條技術路線，例如水容易被汙染，水中間容易產生肉眼不可見的微小氣泡，影響曝光效果。
某些大公司（可能包括佳能、尼康）還直接找到林本堅的領導蔣尚義，蔣尚義回憶說，讓他管管林本堅，不要攪局。
這也側面驗證了，當年157nm乾式光刻突破困難，佳能、尼康已經投入數十億美元，陷入了進退兩難的境地。
反觀臺積電這邊，蔣尚義不但沒限制林本堅，反倒是大力支援浸潤式光刻的設想，隨後臺積電找到了一家
荷蘭小公司——ASML
。
前面提到，ASML在光刻機市場獨領風騷，但是在2002年時候，ASML市場份額攏共加起來也不到20%，當時的臺積電地位也遠不如現在，年營收剛剛超過50億美元，進入全球半導體排行榜的前十名，但如果還是仰賴佳能、尼康供貨，臺積電永無翻身之日。
所以臺積電找到ASML，是兩個極其渴望上位奪冠的人，走到了一起，隨後產生的化學反應，也改變了世界光刻機的格局。
荷蘭小廠發現，林本堅屬實是個高人，外界提出的質疑他都能見招拆招，這套理論有戲，浸潤式光刻，必須幹！
臺積電成為了ASML深度合作伙伴，在研發浸潤式光刻機那2年中形影不離，跑遍了美國、日本、德國的各類零部件供應商，最終在2003年推出了193nm浸潤式光刻機。也是因為臺積電林本堅團隊的努力，確立了ASML採用高度外包的商業模式，90%的零件來自外部供應商，而自己則專注客戶需求和系統整合。
當年，在很多國際大客戶眼裡，浸潤式光刻機就是一個“狗不理”，據蔣尚義回憶，某國際大廠對浸潤式光刻機嗤之以鼻，但隨著臺積電迭代出新的製程後，該大廠立刻前來訂購，短短2～3年時間，幾乎全世界所有的晶圓廠都換用了這種光刻機。
從側面也能夠看出，深受國際晶片大廠喜愛的臺積電，並不是單純的代工廠，而是讓ASML走上神壇的狠角色。
所謂“28nm光刻機”是何物？
首先，需要明確一點，關於“28nm光刻機”的說法不嚴謹，雖然很多人這麼叫，其實際指的是可以被用於28nm晶片製造的光刻機，現在終於可以給出一個明確定義：
採用193nm氟化氬鐳射器作為光源使用掩膜版微縮投影技術結合浸潤系統實現134nm光刻。
以上，所謂“28nm光刻機”即是193nm浸潤式光刻機。
不過，這種光刻機的極限遠不止28nm工藝製程，從工程實踐應用上來看，已經
可以量產7nm製程
。
如果可以克服重重困難，進一步最佳化光刻機結構，提高孔徑數值和解析度，以及換用更高折射率的介質，解決成本和良率問題，DUV光刻的極限則在5nm左右。
另外，光刻工藝遠不止前所述如此簡單，中間涉及到多個工藝環節，包括掩膜版的製造，多重曝光的對準技術，這些技術同樣仍有潛力可挖掘，在逐漸演進製程節點的同時，提高產量和良率，對於晶片製造來說也同樣重要。
