上周，在線上SPIE高級(jí)光刻技術(shù)研討會(huì)上，ASML的Jos Benschop明確表示，光學(xué)技術(shù)至少在2030年之前將繼續(xù)推動(dòng)芯片制造發(fā)展。他的開發(fā)人員現(xiàn)在正在研究High NA EUV，他甚至還談到了hyper-NA。

這也是光學(xué)領(lǐng)域的五十年歷程。

在1990年代中期，目前所謂的EUV被稱為軟X射線，但半導(dǎo)體行業(yè)將其稱為“極紫外光”，因?yàn)檫@聽起來更容易接受。盡管掩模的多層反射鏡和光路使它變得極為復(fù)雜，但仍然可以使用光學(xué)器件對(duì)其進(jìn)行操作。

ASML的業(yè)務(wù)計(jì)劃（1984年8月3日）明確指出，晶圓步進(jìn)機(jī)將在1990年左右達(dá)到頂峰。

持續(xù)了半個(gè)世紀(jì)的光學(xué)，誰會(huì)想到呢？答案當(dāng)然不是在1984年春季制定ASML商業(yè)計(jì)劃的人。因?yàn)楫?dāng)時(shí)他們他們正在認(rèn)真考慮逐步淘汰衍射光學(xué)的途徑-EUV尚未列入其路線圖。顯然，帶有透鏡和燈光的光刻技術(shù)將在1990年左右達(dá)到頂峰。這完全符合當(dāng)時(shí)的假設(shè)。每個(gè)人似乎都同意可用光源的波長是芯片成像的限制因素。

1984年，ASML的三大目標(biāo)之一就是發(fā)展成為公認(rèn)的“其他光刻設(shè)備”供應(yīng)商，以在80年代末實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。該聲明清楚地表明，當(dāng)時(shí)業(yè)界對(duì)于制造芯片的光學(xué)方法仍然不確定。這就是為什么該公司開發(fā)電子束光學(xué)器件和X射線光刻技術(shù)的雄心是其第二要?jiǎng)?wù)-低于期望的前三名的市場(chǎng)地位，但高于扭虧為盈并償還所有債務(wù)。

大多數(shù)行業(yè)對(duì)下一代光刻技術(shù)的賭注都在電子束上。1984年，ASML甚至出售了直接的電子束編寫器。它不擁有這些電子束模式發(fā)生器。該技術(shù)是由飛利浦在Redhill的研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的，并由埃因霍溫的飛利浦S＆I制造。飛利浦已經(jīng)出售了一些儀器，ASML也可以通過出售這些儀器來賺錢。期望電子束光刻技術(shù)將在芯片制造中占據(jù)中心地位，并且可能是年輕的光刻公司的未來必需品。

ASML總經(jīng)理Gjalt Smit在其商業(yè)計(jì)劃中寫道：“有跡象表明，對(duì)晶圓加工設(shè)備的電子束技術(shù)的興趣日益增加，這使其對(duì)于80年代后期的連續(xù)性至關(guān)重要。” 證明在1984年完全不清楚光學(xué)技術(shù)是否會(huì)具有這種持久力。該計(jì)劃預(yù)測(cè)成像即將接近終點(diǎn)。

在2012年，我與前飛利浦研究部經(jīng)理Marino Carasso進(jìn)行的一次采訪中，他向我介紹了這一斗爭。在八十年代，他與Redhill的電子束光刻技術(shù)的開發(fā)者進(jìn)行了激烈的討論。“那時(shí)，我認(rèn)為在200納米以下的芯片上打印細(xì)節(jié)會(huì)變得非常棘手。至少，我不敢向芯片生產(chǎn)商保證。” Carasso說。“我們確實(shí)看到，您可以用這樣的電子束很好地書寫小東西，但是要花很多時(shí)間才能產(chǎn)生圖像。電子束開發(fā)人員無法向我們解釋如何加快該過程。為了匹配步進(jìn)機(jī)的速度，他們不得不向機(jī)器提供很多信息。我的觀點(diǎn)始終是：你們可以發(fā)明世界，但永遠(yuǎn)不能以每秒TB的速度傳輸信息。”

光學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)

當(dāng)時(shí)的飛利浦研究公司（Philips Research）大量參與了開發(fā)面向未來芯片的光刻技術(shù)。它支持ASML，但同時(shí)開發(fā)了自己的步進(jìn)器。這些被稱為“ Silicon Repeaters”的機(jī)器旨在用于Mega項(xiàng)目，飛利浦和西門子的追趕賽已開始在存儲(chǔ)芯片方面與日本同行相提并論。研究 steppers是一條安全帶。萬一ASML和其他商業(yè)光刻供應(yīng)商無法交付，飛利浦計(jì)劃制造自己的光刻機(jī)。

Carasso與高層管理人員討論了挑戰(zhàn)，這些高層管理人員包括Cees Krijgsman——Philips Elcoma的主管和Mega項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。在與Elcoma進(jìn)行的一次研究會(huì)議上，克里格曼在非正式的時(shí)候?qū)arasso說：“ Marino，坦白說，您的Silicon Repeater走了多遠(yuǎn)，我什么時(shí)候應(yīng)該切換到另一種技術(shù)？半微米？” Carasso猶豫地回答：“十分之四微米，十分之三？很有可能十分之二，但在此之下，我開始產(chǎn)生懷疑。”

但是，在ASML成立的那段時(shí)間，電子束諾言中出現(xiàn)了第一個(gè)裂縫。1984年初，在瓦里安（Varian）宣布無法交付第一批直接寫入設(shè)備之后，通用信號(hào)（General Signal）決定停止其開發(fā)。但是后者公司仍然樂觀。“我們?nèi)匀徽J(rèn)為，對(duì)于短期VLSI和門陣列，電子束將是可行的，”瓦里安光刻產(chǎn)品部門總經(jīng)理布魯斯·道伊爾（Bruce Doyle）在1984年初公開表示。但是，他不想這樣做。取消光學(xué)器件：“多重光刻工藝有足夠的空間。步進(jìn)器，X射線和電子束將相互補(bǔ)充，而不會(huì)相互競(jìng)爭。”

但是Perkin-Elmer電子束技術(shù)部門的副總經(jīng)理Charles Biechler一直吹噓：“鑒于最小線寬為1微米，并且芯片不是過于復(fù)雜……我們每小時(shí)可以提供30個(gè)4英寸晶圓的生產(chǎn)量。” 夸大其詞，他補(bǔ)充說，這樣的速度與晶圓步進(jìn)器可以達(dá)到的速度相當(dāng)（實(shí)際上，ASML的PAS 2000當(dāng)時(shí)每小時(shí)可以處理60個(gè)晶圓）。他堅(jiān)持認(rèn)為：“當(dāng)您談?wù)撐磥淼?.5微米芯片時(shí)，沒有什么可以像直接寫入系統(tǒng)那樣處理它們了。”

Perkin-Elmer和Varian的官員都將發(fā)貨延遲歸因于為生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)機(jī)器的基本問題。瓦里安（Varian）發(fā)言人在1984年指出：“挑戰(zhàn)在于自動(dòng)化以及如何提高產(chǎn)量。來自劍橋儀器公司或飛利浦的R＆D直寫機(jī)可能具有103個(gè)旋鈕供工程師使用。消除旋鈕是一項(xiàng)非常困難的工作。”

但是最終，就像卡拉索斯所正確預(yù)測(cè)的那樣，固有的慢速直寫電子束無法與光學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)相提并論。當(dāng)大量的計(jì)算能力變得可用時(shí)，Mapper勇于嘗試為半導(dǎo)體制造商提供EUV的替代產(chǎn)品，但不幸的是，它失敗了，此后，其大多數(shù)工程師加入了ASML，以幫助巨人提供電子束計(jì)量系統(tǒng)。

在1980年代，許多工程師將日本公司JEOL（也生產(chǎn)電子顯微鏡）視作直接寫入設(shè)備的最佳提供商。JEOL仍然活躍于半導(dǎo)體的電子束領(lǐng)域，但是直接寫入仍然是一個(gè)利基市場(chǎng)。
責(zé)任編輯:tzh