光刻機的研發與製作包括兩部分內容，一個是track元件，負責曝光前的塗膠與曝光後的顯影，可以把它稱之為“機”；另一個是scanner元件，負責夾在塗膠工序之後與顯影工序之前的曝光過程，可以把它稱之為“光”。那麼可以說，光刻機的難點、重點、核心在於“光”，而不在於“機”。因此ASML研製光刻機的技術路線，是將“光”擺在優先於“機”的地位上。

“光”的關鍵在於如何產生更短波長的極紫外光（又叫超紫外光、遠紫外光、EUV）、以及在這種極紫外光產生後如何對其處理。

ASML光刻機的極紫外光源EUV是由Cymer公司專門為其研製的、用體積龐大的二氧化碳鐳射器激發的錫等離子體產生的。二氧化碳鐳射器產生的波長10。6 μm的二氧化碳鐳射，在真空狀態下兩次打到每秒滴落5萬滴的純錫滴珠的靶上。每個錫滴靶的直徑為30 μm，也就是不到頭髮絲直徑的1/3。第一次鐳射打擊，把錫珠由球狀，打成扁平狀；第二次鐳射打擊把扁平狀的液態錫，氣化為錫蒸氣。技術要求，錫蒸發後不能汙染反光鏡。積聚了鐳射能量的錫蒸氣，很快就變成為高能態的錫等離子氣體。而所有物質的高能等離子體狀態都是不穩定狀態，因此它馬上恢復為普通蒸氣狀態，並以發射極紫外光的形式釋放能量，錫的電子能級決定極紫外光的波長為13。5nm。收集到的功率為250W。為避免空氣會對極紫外光的吸收，光通道必須是真空狀態。EUV光源的難點在於大功率和高精準控制上。EUV光源結構複雜，控制難度高，體積大。

在二氧化碳鐳射器中，二氧化碳分子受到激發產生鐳射後，經過5次往返放大，每次往返都會將鐳射放大高達萬倍以上，最後釋放出的鐳射功率高達20kW。但是這個二氧化碳鐳射並不是直接用於光刻的光，而是用來激發真正用於光刻的極紫外光的工具。

因為二氧化碳鐳射器在受激併產生鐳射的過程中，部分二氧化碳分子會分解成為一氧化碳分子和氧原子，影響鐳射器繼續工。所以鐳射器中的工作氣體二氧化碳需要不停地更新，即不停地排放已經部分分解了的二氧化碳氣，同時用泵泵入新的二氧化碳氣進行補充。因此，對於輸出鐳射功率高達250W以上的EUV光刻機來說，僅僅二氧化碳鐳射器的體積就已經非常大。

本系列科普文章的下一篇是（18）《超紫外光光刻機光學系統》。