00:00 開頭
00:56 IC晶片是怎麼製成的？
01:40 微影技術是什麼？
02:41 卡關20年的微影技術
03:56 最先進的微影技術EUV
04:56 集頂尖技術於一身的EUV
06:41 開放創新的ASML
08:12 我們的觀點
09:43 結尾
---【 影片口白逐字稿 】---
還記得去年夏天有個新聞是，路上出現了幾台，價值台幣三十億起跳的白色超長貨櫃車嗎？有人說，看到這個標誌的貨車最好閃遠一點，不然一不小心撞到，是絕對賠不起的。今天，就讓我們來聊聊這個神秘貨車背後的故事吧！
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hiho～大家好，我是志祺！
剛剛提到的那幾台貨車，裡面裝的東西加起來，可能比一台波音的民航飛機還貴，而且還跟我們日常生活隨處可見的手機、平板、筆電、還有各種3C產品都很有關係唷！
有觀眾可能看過去年9月我們製作的一集影片，介紹了「半導體產業都在幹嘛」，不過那一集在講完「半導體」 還有「IC晶片」的基本介紹後，接著在講的，主要是位於半導體產業下游的「封裝測試」產業。而今天我們想要往上一層，來聊聊半導體產業鏈中游的「IC製造」。
但這裡面的內容可能還是太多，所以我們切更細一點，剛好藉著這個「最貴的貨櫃車」的話題，來聊聊製造高階晶片絕對不可或缺的「微影技術」。
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【IC晶片是怎麼製成的？】
我們先來簡單複習一下上一次講到的內容。半導體就是那些導電性可以被控制的物質，因為這個可以切換「導電」跟「不導電」的特性，就讓他們很適合拿來做成「積體電路」，也就是俗稱的「IC」，再藉由通電的變化來運作程式。而隨著晶片上面電晶體越來越多、電路越來越複雜，性能也越來越好，可以執行更多更複雜的任務，也就讓我們有更強大的3C產品可以使用。而要讓晶片性能越來越好的關鍵，就是要在「矽」做成的「矽晶圓」上面，透過「微影曝光」，做出一層又一層的電路。但這說起來簡單，實際難度卻是非常高的。
【微影技術是什麼？】
大家可以把微影技術，想成日常生活中隨處可見的「影印機」一樣，我們用影印機，把想印的內容，印到一張紙上。而微影技術呢，則是透過一整套的「微影設備」，把預先設計好的「電路圖」，刻印到晶圓上。我們想像中的「雕刻」可能是用一些刀子或機器，來雕出想要的紋路和形狀，但在「矽晶圓」上面要雕出複雜的電路圖，就得要靠「光」來達成了。不過這可不是隨便的光都能辦到，必須要透過精密的「光罩」還有特殊的「光線」來完成。
首先，要在光罩上面，印上鏤空透光的電路圖，然後把光罩放在要雕刻的晶圓上方，再讓光線照過去。這樣子在晶圓上面，就只有電路圖的圖案會「曝光」，再搭配顯影液的化學反應，就可以順利把電路圖，刻在晶圓上面了。
這整個流程，其實跟傳統攝影「曝光」和「顯影」的原理很像，但精密的程度可是完全不同。因為太困難，所以這整個技術，甚至還曾經卡關了二十年，都沒有前進。
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【卡關20年的微影技術】
微影技術的困難點在於，這一切都太「小」了。大家應該可以想像，如果我們想在一個晶片上面，刻出更精密、更複雜的電路，那光罩上面的洞，也就是電路跟電路之間的線寬，一定就會越來越窄。這個線寬如果小到，比照射它的「光源」的波長還小，那就會產生繞射的現象，讓圖案的形狀失真，導致規劃好的電路，沒辦法正常運作。而要解決這個問題，就是要把光源的波長給縮短。
大約在1990年代左右，主流的「乾式曝光」微影技術，就已經把光源的波長，從436奈米，逐漸縮短到193奈米的紫外光。但如果還想繼續縮短，把更精密的電路放到晶圓上，就會遇到「鏡片」在物理上的極限，這個193奈米的關卡，當時大家都認為很難突破。
不過，當時台積電的研發副總經理林本堅，就與荷蘭的ASML公司，共同研發出「浸潤式微影」技術，把原先193奈米設備的鏡頭，浸到水裡。
透過水的折射，巧妙地產生等同於波長134奈米的微影效果，成功突破了「乾式微影」的極限，讓整個產業的技術又能夠持續演進下去。
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【最先進的微影技術EUV】
這個「浸潤式微影」的技術一直發展下來，最關鍵的突破，就是縮寫是「EUV」的「極紫外光」技術了。剛剛我們講到，當年透過水的折射，產生134奈米的微影效果，就已經是很了不起的技術成就了，但目前最先進的EUV技術，則是可以把光的波長，再壓縮到13.5奈米。
雖然這個技術早在1980年代就被提出來，但一直以來都比較像是實驗室裡的技術，很難實際在產業中應用。一直到2017年，荷蘭公司ASML才宣布能夠量產「商用EUV」的設備。
有不少人認為，EUV技術的順利量產，讓半導體產業中最重要的「摩爾定律」又能夠延續下去。換句話說，整個產業又能繼續開發出更先進的製程，製作出效能更好的晶片。而這個EUV呢，就是我們片頭那台神秘貨櫃車裡面裝的機台了。
整組機台裡面，包含光的來源、反射鏡、自動化技術、還有使用的化學物質，都可以說是世界上最頂尖的技術。
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【集頂尖技術於一身的EUV】
舉例來說，像是在鏡頭的部分，ASML公司就找來知名的鏡片廠商「德國蔡司」，合作製造專屬EUV的反射鏡，這個鏡子可能是全世界最光滑的鏡子，得要花上好幾個月的時間製作、打磨、拋光、然後塗上複雜的塗層。打個比方來說，如果將這面反射鏡想像成地球的大小，那麼整面鏡子上面可以被容許的突起，就只有人類的頭髮這麼小。對於光滑程度這麼要求是因為，EUV這麼短波長的光，很容易會被透鏡和反射鏡的玻璃給吸收。
所以必須要有絕對光滑的、一層又一層的鏡子，才能把光源準確聚焦在光罩上；而光罩上面刻的電路圖，也才能精準地，在晶圓上面顯像。另外，在光源的部分，ASML則是收購來自美國的Cymer公司，並開發出250瓦的光源。
並且透過德國Trumpf公司的「CO2脈衝式雷射系統」，在真空室裡面，以「每秒五萬次」的頻率，把光打在「液態錫滴」上面，藉此製造出EUV這種「極紫外光」。而EUV機台厲害的地方，就是把這些頂尖設備都裝在一起，為了保持品質穩定，機台的防震和無塵規格，也都是頂尖等級。
那根據我們找到的資料，一台EUV設備所有的器材儀器，加起來有超過10萬個零件，重量就高達180公噸，每次運輸必須動用三架波音747、40個貨櫃、20輛卡車才能運送。
那它運送到目的地後，還必須組裝起來，所以像台灣這邊，也有專門的團隊負責。而這部分呢，就得提到我們今天這集影片的合作夥伴ASML，跟台灣密不可分的關係啦！
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【開放創新的ASML】
創立於1984年的ASML，最早是「飛利浦」集團的一份子，1990年才從集團獨立出來。根據ASML執行長 Peter Wennink 的說法，他們能夠順利克服各種困難，成功量產商用的EUV設備，是因為ASML採用了「開放式的創新架構」，把世界各地頂尖廠商的技術，都整合在一起。包含剛剛提到的德國鏡片、雷射技術和美國的光源，還有吸引了半導體大廠像是台積電、Intel、還有三星的投資。
而ASML跟台灣的關係也非常密切，目前在台灣的林口、新竹、台中、台南都有據點，全部員工加起來將近3800人，可以說台灣就是ASML在亞洲最大的據點。而且ASML非常重視台灣的人才價值，由於EUV的技術非常困難，無論是運作、維護、甚至持續創新，都需要台灣高品質的半導體人才。"
那這方面，ASML就提供非常扎實的培訓，平均一個工程師要花500萬到600萬的成本培養。而且，他們每年都非常積極在台灣徵才，比方說今年3月的時候，就把那台「EUV白色貨櫃車」開進各大校園，讓大家可以現場用AR技術，體驗EUV的運作。
那從學生的獎學金、實習生，到正職人員，薪資福利、其他待遇還有升遷管道，ASML也都相當優渥。像是負責客戶端支援的工程師，即使是碩士新鮮人，也有機會上看年薪150萬，那這方面詳細的資訊，就請大家再參考我們放在資訊欄的連結囉！
【我們的觀點】
這次在製作這集影片的時候，印象最深刻的，應該是看到很多人對ASML的花式稱讚。比方說有人說這是「你沒聽說過的最重要公司」，或者IBM的副總裁，還曾經說EUV是「人類製造過的最複雜的機器」。那我們原本比較沒那麼熟悉EUV，一開始還想說，這也太浮誇了吧，但研究下去確實發現，要實際把這種設備給量產出來，真的是相當艱難。
尤其是看到EUV出現後，有一個很重要的意義是，讓半導體產業中的「摩爾定律」能夠再延續下去一個世代，這就讓我聯想到剛結束不久的奧運。我們透過螢幕透過報導，看到的可能是某某運動員，又突破一個世界紀錄了。
但在這樣的突破背後，可能還有非常多專業的運動科學人員、治療師、訓練員，和教練、選手一起，日復一日、年復一年的在極小的細節上，調整修正，才能協力打造「破紀錄」的結果。那半導體產業也是類似的情況，在我們平常看不到的地方，產業裡上中下游的公司們、還有學術界的研究，都持續在各個微小但重要的地方，挑戰人類的極限。
這個「微小」還真的就是字面上的意思，有點像是ASML他們自許的「在奈米的維度下，持續創新，改變世界」。而最終這些突破的成果，就是讓我們能享受到更進步的科技，還有效能更強大的產品吧！
那今天其實還有不少東西都可以再好好聊聊，比方說剛剛講的「摩爾定律」，就是大家可能都聽過的生難字彙，這個我們就有機會再來聊聊吧！
最後，如果你喜歡今天的影片，歡迎分享出去，讓更多人知道半導體產業中關鍵的「微影技術」是怎麼運作的，另外也可以點這邊看看「半導體產業」還有「5G產業」的討論。那麼，今天的志祺七七就到這邊告一段落，我們明晚再見囉～掰比！
【 本集參考資料 】
→半導體之島：https://bit.ly/3znkTK1
→【Did You Know? 如果EUV機台是印表機?】：https://bit.ly/3khCXRF
→ASML in 1 minute：https://bit.ly/3nI3LNc
→Zoom in on the chip in your smartphone：https://bit.ly/3ErG4yj
→Be part of progress, work at ASML in Taiwan：https://bit.ly/3lCfU3D
→TRUMPF EUV lithography – This all happens in one second：https://bit.ly/3EsSOVG
→The Tech Cold War’s ‘Most Complicated Machine’ That’s Out of China’s Reach：https://nyti.ms/3tP9lyf
→挽救摩爾定律：ASML 極紫外光（EUV）微影技術量產的開發歷程：https://bit.ly/2XlfyFY
→【一圖弄懂半導體】台積電與英特爾在追趕的奈米製程是什麼？：https://bit.ly/3EoKdTL
→半導體產業鏈簡介：https://bit.ly/2Xuo8Cw
→半導體解密：ASML光刻機憑什麼能一廠獨大？台積電總能買到最好的光刻機？ASML有對手嗎？：https://bit.ly/3zgyTWc
→EUV 極紫外光！一個你應該知道與 台積電 相關的技術：https://bit.ly/3EkWPeN
→「撞到要賠 30 億台幣的卡車！」台積電背後的「靈魂軍火商」求人才不惜下重本：https://bit.ly/3nGPFvp
→ASML來台設技術培訓中心！助攻台積電先進製程，年產360位工程師：https://bit.ly/3CkthMl
→EUV 設備每台重量高達 180 公噸，每次運輸必須動用 3 架次貨機：https://bit.ly/3tKgHDa
→工業技術與資訊月刊：https://bit.ly/3lACp8O
→EUV世代 ASML靠併購賺到關鍵技術：https://bit.ly/3tNJ8zU
→簡單的光學突破 3C 科技瓶頸：浸潤式微影：https://bit.ly/3nDvGxG
→摩爾定律的華麗謝幕：EUV微影機：https://bit.ly/3CjoWcd
→微影製程再進化！複雜電路的祕密：https://bit.ly/3Coosl4
→Materials challenge 193-nm optics：https://bit.ly/3lxYZyX
→深夜神秘貨櫃車解密 EUV體驗車今明停靠成大：https://bit.ly/3zj9Q4T
→ASML加碼台灣 大舉徵才600人：https://ctee.com.tw/news/tech/427933.html