Coherent 的尖端雷射、材料等产品旨在支援先进处理器的制造。

全球半导体产业正呈现爆炸式成长，预计到2023年将达到惊人的1兆美元市场（2023年该市场规模将超过5000亿美元）。这种扩展主要是由微处理器的不断微型化和不断提升的功能所推动的。每一代更小、更强大的芯片都能实现全新的技术，同时也降低现有应用的成本。这形成了一个“良性循环“，芯片技术的改进带来新产品和服务，进而推动对更先进半导体的进一步需求。

目前，有几个关键产业推动着大部份此类需求，而汽车产业是该产品的一大应用领域，汽车正在演变如同加装着车轮的智慧手机，并整合了大量的演算能力，高性能演算也是推动增长的因素之一。此举旨在满足日益增长的人工智能（AI）和云端计算的需求。随着5G网络的普及，无线网络基础设施也随之而来。

最后，微处理器在工厂自动化和物流等工业市场中发挥着巨大的影响，尽管与消费相关市场相比，这是一个相对低成长的市场，但对于半导体来说，这是一个非常稳定和可持续的市场。

几十年来，Coherent一直提供对半导体制程与元件封装至关重要的雷射、光学元件、和材料。在某些情况下，我们的技术一直是微电子制造的关键推动因素。

我们应该会继续加强在这一市场的参与度。因为随着电路尺寸的缩小以支援刚才提到的趋势，其制造、组装和检查流程中使用的必要系统必须更加精确和复杂。这为Coherent提供了更多的机会，因为我们的技术通常支援提高制造精度和提升产能。

在这篇文章中，我们将专门研究Coherent产品如何支援半导体制造最基础步骤---曝光技术的进步。

极紫外（EUV）曝光

曝光是半导体制造的核心技术，涉及将光罩上的电路图案投射在硅晶圆上的感光层，以生成实际的元件（例如晶体管）结构。传统的半导体曝光技术利用波长为248nm或193nm的准分子雷射来实现这一点。这些雷射已将产业带到了“10nm节点“（节点是与芯片世代相关的术语，通常包括更小的尺寸特性）。但为了转换到更小的节点（可能包含更小的特性），基本物理原理显示需要更短波长的光。

极紫外曝光（EUV）代表了该领域的关键进步。EUV曝光使用波长约为13.5um的光源，这使芯片制造商能够达到7nm, 5nm, 3nm和2nm的节点。

为了产生这种EUV光，高功率红外二氧化碳雷射照射在一股微小、且熔融的锡滴上。雷射使锡蒸发并形成电浆（电子从原子中解离出来的气体），而EUV光源即由此电浆激发产生。

产生和传输这种波长光线的过程非常复杂且具有挑战性，需要极高的精度以及在极端条件下可靠的操作。后者是关键，因为半导体制造厂的停机时间每小时可能造成数十万、甚至数百万美元的损失。

Coherent 为EUV 曝光系统提供多种光学元件，包括钻石保护镜片、雷射调变器和ZnSe雷射光学元件。

用于 EUV 曝光的光学元件

EUV 曝光系统中的二氧化碳雷射和光束传输系统包含许多光学元件，例如透镜和镜片。当然，Coherent（原II-VI公司）自20世纪70年代以来一直是红外光学市场的领导者，这是公司创立的技术根基，没人有比我们更了解它。也就是我们成为EUV二氧化碳雷射系统最大的雷射光学元件供应商的原因。

EUV系统的另一个重要光学元件是钻石保护镜，这是为了对雷射系统内的各种模块形成密闭环境，同时允许高功率的二氧化碳雷射不受衰减地通过。

虽然ZnSe通常用于此波长的镜片和EUV系统，但由于多种原因，在一些要求极度严格的应用中钻石最爱到青睐，在超高功率作业下，热透镜效应较低是其主要原因之一。热透镜会导致光束、像差和焦点位置的变化，所有这种都会影响系统性能。

此外，钻石是所有已知材料中热导率最高的，同时具有低热膨胀系数（CTE）和极高的硬度。这表示钻石可以承受高功率的激光束、且变形或劣化程度最小；并且，它可以承受并有效消散因吸收雷射而产生的任何热能。

Coherent是这些大范围多晶钻石镜片的领先供应商，因为我们是一家垂直整合的制造商。我们在反应炉中使用化学气相沈积（CVD）技术来生长钻石，该技术基于我们自已的专有设计和制程技术，这使我们能够以精确产生EUV曝光系统光学镜片所需特性的方式控制晶体生长。

用于EUV曝光的结构零组件

我们的专业知识还包括制造由特殊陶瓷材料制成的EUV曝光系统零组件，例如：烧结碳化硅 (RB-SiC)。

RB-SiC具有出色的机械和热稳定性，使其成为包括检查、测量和曝光在内的广泛半导体资产设备应用的理想选择。支撑EUV光学系统的结构稳定性至关重要，而且只有使用这种RB-SiC陶瓷才有可能达成，可预计RB-SiC在结构零组件方面具有很大的潜力。

Coherent使用传统陶瓷生产制程和新开发的添加材料技术来生产RB-SiC。透过这些方法，可以将大型复杂形状生产成近乎几何形状，而几乎不需要精密加工。

Coherent：您的创新和成功合作伙伴

我们刚刚深入了解了Coherent如何将必要的创新技术与高性能组合产品，依照需求提供帮助给半导体设备商。但其它公司也生产高性能的产品，所以，我们的客户选择Coherent的原因通常不仅仅是如此。

其中一个因素是取得成本，在半导体产业中，与产品相关的营运成本对使用者来说，往往比其当初购买价格更为重要，而造成这种情况的原因有以下几点。

第一个是停机时间。如前面所提，即使是半导体生产线中出现短暂异常停机，也可能造成较大成本损失。因此，可靠性和正常运作至关重要，除了可为用户节省资金外，并有助于确保他们能够满足既定的生产计划。

第二个原因是操作的一致性和稳定性。半导体制造有许多步骤，在这些步骤中，设备操作的任何变化都可能以不易立即察觉的方式改变正在生产的电路特性。其影响的是，当产线在发现问题之前，可能已生产了一段时间的不合格零件，需要报废或重工，这两种情况都是昂贵且耗时的。

因此，设备商优先考虑那些在自身技术方面拥有深厚专业知识，以及长期成功经验的供应商。他们希望与那些产品符合规格、能按时交货，并在严格的半导体制造环境中日复一日、始终如一地提供性稳定质量的公司合作。Coherent在这些方面表现突出，数十年来一直拥有超出预期的良好纪录。

由于技术变革步伐的加快，另一个因素也随之出现。半导体设备制造商寻求拥有大量内部资源和公司规模，并能承诺在技术上进行大量投资的供应商，而这些都是为了跟上制造用于生产越来越微小电路的设备，所需的持续创新周期。

Coherent客户可以放心，我们将长期致力于提供迅速回应的服务。客户还想知道供应商是否能够继续经营几十年，并能提供服务和维持备品供应；说到服务，无论何时何地需要，他们都希望能够立即获得服务。Coherent的规模和稳定性，加上广泛的全球服务组织结构，使我们的客户有信心，无论是现在还是将来，我们都能实现所有的承诺。（作者：Coherent 供稿：台湾镭射科技应用协会）