ASML:2030年前光学技术将继续推动芯片制造发展

上周，在线上SPIE高级光刻技术研讨会上，ASML的Jos Benschop明确表示，光学技术至少在2030年之前将继续推动芯片制造发展。他的开发人员现在正在研究High NA EUV，他甚至还谈到了hyper-NA。

这也是光学领域的五十年历程。

在1990年代中期，目前所谓的EUV被称为软X射线，但半导体行业将其称为“极紫外光”，因为这听起来更容易接受。尽管掩模的多层反射镜和光路使它变得极为复杂，但仍然可以使用光学器件对其进行操作。

ASML的业务计划（1984年8月3日）明确指出，晶圆步进机将在1990年左右达到顶峰。

持续了半个世纪的光学，谁会想到呢？答案当然不是在1984年春季制定ASML商业计划的人。因为当时他们他们正在认真考虑逐步淘汰衍射光学的途径-EUV尚未列入其路线图。显然，带有透镜和灯光的光刻技术将在1990年左右达到顶峰。这完全符合当时的假设。每个人似乎都同意可用光源的波长是芯片成像的限制因素。

1984年，ASML的三大目标之一就是发展成为公认的“其他光刻设备”供应商，以在80年代末实现批量生产。该声明清楚地表明，当时业界对于制造芯片的光学方法仍然不确定。这就是为什么该公司开发电子束光学器件和X射线光刻技术的雄心是其第二要务-低于期望的前三名的市场地位，但高于扭亏为盈并偿还所有债务。

大多数行业对下一代光刻技术的赌注都在电子束上。1984年，ASML甚至出售了直接的电子束编写器。它不拥有这些电子束模式发生器。该技术是由飞利浦在Redhill的研究实验室开发的，并由埃因霍温的飞利浦S＆I制造。飞利浦已经出售了一些仪器，ASML也可以通过出售这些仪器来赚钱。期望电子束光刻技术将在芯片制造中占据中心地位，并且可能是年轻的光刻公司的未来必需品。

ASML总经理Gjalt Smit在其商业计划中写道：“有迹象表明，对晶圆加工设备的电子束技术的兴趣日益增加，这使其对于80年代后期的连续性至关重要。” 证明在1984年完全不清楚光学技术是否会具有这种持久力。该计划预测成像即将接近终点。

在2012年，我与前飞利浦研究部经理Marino Carasso进行的一次采访中，他向我介绍了这一斗争。在八十年代，他与Redhill的电子束光刻技术的开发者进行了激烈的讨论。“那时，我认为在200纳米以下的芯片上打印细节会变得非常棘手。至少，我不敢向芯片生产商保证。” Carasso说。“我们确实看到，您可以用这样的电子束很好地书写小东西，但是要花很多时间才能产生图像。电子束开发人员无法向我们解释如何加快该过程。为了匹配步进机的速度，他们不得不向机器提供很多信息。我的观点始终是：你们可以发明世界，但永远不能以每秒TB的速度传输信息。”

光学经济学

当时的飞利浦研究公司（Philips Research）大量参与了开发面向未来芯片的光刻技术。它支持ASML，但同时开发了自己的步进器。这些被称为“ Silicon Repeaters”的机器旨在用于Mega项目，飞利浦和西门子的追赶赛已开始在存储芯片方面与日本同行相提并论。研究 steppers是一条安全带。万一ASML和其他商业光刻供应商无法交付，飞利浦计划制造自己的光刻机。

Carasso与高层管理人员讨论了挑战，这些高层管理人员包括Cees Krijgsman——Philips Elcoma的主管和Mega项目的负责人。在与Elcoma进行的一次研究会议上，克里格曼在非正式的时候对Carasso说：“ Marino，坦白说，您的Silicon Repeater走了多远，我什么时候应该切换到另一种技术？半微米？” Carasso犹豫地回答：“十分之四微米，十分之三？很有可能十分之二，但在此之下，我开始产生怀疑。”

但是，在ASML成立的那段时间，电子束诺言中出现了第一个裂缝。1984年初，在瓦里安（Varian）宣布无法交付第一批直接写入设备之后，通用信号（General Signal）决定停止其开发。但是后者公司仍然乐观。“我们仍然认为，对于短期VLSI和门阵列，电子束将是可行的，”瓦里安光刻产品部门总经理布鲁斯·道伊尔（Bruce Doyle）在1984年初公开表示。但是，他不想这样做。取消光学器件：“多重光刻工艺有足够的空间。步进器，X射线和电子束将相互补充，而不会相互竞争。”

但是Perkin-Elmer电子束技术部门的副总经理Charles Biechler一直吹嘘：“鉴于最小线宽为1微米，并且芯片不是过于复杂……我们每小时可以提供30个4英寸晶圆的生产量。” 夸大其词，他补充说，这样的速度与晶圆步进器可以达到的速度相当（实际上，ASML的PAS 2000当时每小时可以处理60个晶圆）。他坚持认为：“当您谈论未来的0.5微米芯片时，没有什么可以像直接写入系统那样处理它们了。”

Perkin-Elmer和Varian的官员都将发货延迟归因于为生产环境设计机器的基本问题。瓦里安（Varian）发言人在1984年指出：“挑战在于自动化以及如何提高产量。来自剑桥仪器公司或飞利浦的R＆D直写机可能具有103个旋钮供工程师使用。消除旋钮是一项非常困难的工作。”

但是最终，就像卡拉索斯所正确预测的那样，固有的慢速直写电子束无法与光学经济学相提并论。当大量的计算能力变得可用时，Mapper勇于尝试为半导体制造商提供EUV的替代产品，但不幸的是，它失败了，此后，其大多数工程师加入了ASML，以帮助巨人提供电子束计量系统。

在1980年代，许多工程师将日本公司JEOL（也生产电子显微镜）视作直接写入设备的最佳提供商。JEOL仍然活跃于半导体的电子束领域，但是直接写入仍然是一个利基市场。
责任编辑:tzh