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光刻巨人:ASML崛起之路 旅行伙伴

时间:2021-02-23 19:37来源:海猎人

  旅行伙伴赫尔曼·范希克和吉斯·布休斯从美国之行中获得灵感,他们在美国接触到了充满活力的半导体行业。赫尔曼·范希克和吉斯·布休斯在光学部门工作了一年后,1971年1月,他们前往美国参加在拉斯维加斯举行的第一届国际光学工程学会(SPIE)会议。范希克被安排代表Natlab做报告,他很紧张。对他来说,这样的活动只是科学界的占地把戏:研究人员向大家展示自己有多出色。此时,范希克和布休斯已经深入了解了在无接触的情况下曝光晶圆的方案。因此,这对旅行伙伴充分利用这个机会,在美国探索这种光刻技术。他们知道,Perkin-Elmer和优特公司正在研究非接触式光刻机,这种机器可以一次性曝光整个晶圆及其所有电路。这些1︰1的投影机并不能缩小图像,但范希克和布休斯所设想的装置可以做到。这两个人每次开会都疯狂汲取知识。

  在美国,范希克和布休斯接触到了充满活力的半导体行业,行业中有许多新的创业公司。20世纪60年代已经证明,芯片在无数的市场中提供了几乎无限的机会。许多创业公司和老牌公司都在转向新技术的研发,并提供专业知识、材料、设备和工程服务。微型化是这场发展风暴背后的动力。对更强的存储能力和计算能力的渴望是永远不会停止的。芯片制造商正使出浑身解数来光刻更细的线条,并在生产过程中设法取得尽可能高的产量。无论是美国人、欧洲人还是日本人,都被接触式光刻的局限性所困扰。更细的线条还会使掩模更加脆弱,并导致宕机次数增多。这是一种复杂的平衡,在这种情况下,芯片制造商必须不断调整他们的机器,使它们的功能达到极限。但每个人都很清楚,接触式光刻已经过了黄金时期,整个行业都在迫切地寻找替代方案。主要芯片制造商如IBM、仙童半导体、德州仪器和美国电话电报公司都在研究这个问题并开发自己的生产设备。欧洲主要由飞利浦、西门子和德律风根等跨国公司的主要实验室推动其集成电路的进步,而美国拥有一个蓬勃发展的生态系统。在这个系统中,小型创新芯片公司也在发挥着重要的作用,即使在需求增长的情况下,芯片价格仍在不断下降。

  美国迅速增长的小型半导体公司为典型代表,它们需要把所有的精力都放在开发和生产上。因此,为了生产自己的芯片,这些公司开始寻求与其他公司进行合作。除了蓬勃发展的芯片行业外,硅谷很快就会形成一个健康的设备生产市场。独立的创业公司和老牌公司都跃跃欲试。新的熔炉、蚀刻器或蒸发器很快就能被制造出来。但光刻是另外一回事,即使是对预算庞大的公司来说也是如此。正如军队在20世纪50年代为半导体和芯片的发展提供了动力一样,美国国防部是20世纪60年代推动光刻创新的引擎。10年才过去一半,接触式掩模就已经暴露出越来越严重的问题。1967年6月,莱特·帕特森(WrightPatterson)空军基地与Perkin-Elmer签订合同,让Perkin-Elmer开发一种不使用接触式光刻的系统。他们想要一种能将缩微图案直接投射到晶圆光刻胶上的装置。

  当时,Perkin-Elmer是一家先进的美国公司。这家位于康涅狄格州诺沃克的仪器制造商在用于科学工作和国防工业的定制光学仪器方面拥有丰富的经验。美国空军想要一个系统,该系统可以将包含数百到数千个完整的1︰1芯片图案的整个掩模成像到一个2英寸(1英寸约为0.025米)的晶圆(比白兰地酒杯杯脚还小的一个圆盘)。此外,投影仪必须能够投射2.5微米大小的图像细节。Perkin-Elmer快速地制造出了这种微型投影仪,这在当时是令人敬畏的成就。该仪器可以在2英寸的晶圆上投射3亿个像素,足以提供所需的2.5微米的分辨率。美国空军很满意,但对准系统使设备价格惊人,Perkin-Elmer甚至没有试图将其商业化。除了Perkin-Elmer,优特也制造了一台非接触式1︰1光刻机。当范希克和布休斯穿越大西洋时,这些光刻发展成果已经渗透美国芯片行业。在他们的旅行中,他们与通用电气和IBM等公司讨论了微型投影仪。

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