光刻機老大阿斯麥ASML

2000年,成立15年當時排名世界第二的荷蘭ASML(阿斯麥)公司已經成功佔領韓國和臺灣市場,但還在琢磨怎麼賣光刻機給那時芯片的絕對霸主英特爾(Intel)。

缺乏新一代157nm激光需要配置的反折射鏡頭技術也是讓ASML焦慮的地方。同時,在美國能源部和幾大芯片巨頭合建的EUV光刻聯盟裡,ASML還只是個小配角。

這時下一代光刻技術發展會怎樣,整個半導體屆沒有人知道。

在轉折關頭,ASML決定另闢蹊徑,報價16億美元收購市值只有10億的硅谷集團(SVG)。曾經輝煌的SVG當時在光刻機的市場份額只有不到8%,年營業額只有2.7億美元,而且193nm產品水平還遠不如ASML。所以華爾街認為ASML買貴了,ASML股價當天暴跌7.5%。

然而從後來的結果看,ASML等於花錢買了光刻機行業最值錢的門票:英特爾的vendor code,同時搖晃了尼康(Nikon)的支柱。此外,SVG擁有最成熟的157nm光學技術,等於ASML買了一個技術雙保險,這點後面會再詳述。

不過,別以為西方人都是一家子。這次收購仍遭到美國政府和商會的阻撓,美國國防部審查說ASML董事長在一個曾經違反禁令偷偷賣夜視鏡給伊拉克的荷蘭公司當過董事。

中國公司的老對手美國外國投資委員會最終在收購協議上加了一堆條件,其中包括不許收購SVG負責打磨鏡片的子公司Tinsley,以及保證各種技術和人才留在美國。

這些條件反而讓ASML順理成章地成為了半個美國公司,享受到美國強勁的基礎科學帶來的巨大好處,為多年後在EUV一支獨秀做了有力的鋪墊。

  • 早期,60-70年代

光刻機的原理其實像幻燈機一樣簡單,就是把光通過帶電路圖的掩膜(Mask,後來也叫光罩)投影到塗有光敏膠的晶圓上。早期60年代的光刻,掩膜版是1:1尺寸緊貼在晶圓片上,而那時晶圓也只有1英寸大小。

因此,光刻那時並不是高科技,半導體公司通常自己設計工裝和工具,比如英特爾開始是買16毫米攝像機鏡頭拆了用。只有GCA, K&S和Kasper等很少幾家公司有做過一點點相關設備。

60年代末,日本的尼康和佳能開始進入這個領域,畢竟當時的光刻不比照相機複雜。

70年代初,光刻機技術更多集中在如何保證十個甚至更多個掩膜版精準地套刻在一起。Kasper儀器公司首先推出了接觸式對齊機臺並領先了幾年,Cobilt公司做出了自動生產線,但接觸式機臺後來被接近式機臺所淘汰,因為掩膜和光刻膠多次碰到一起太容易汙染了。

1973年,拿到美國軍方投資的Perkin Elmer公司推出了投影式光刻系統,搭配正性光刻膠非常好用而且良率頗高,因此迅速佔領了市場。

1978年,GCA推出真正現代意義的自動化步進式光刻機(Stepper),分辨率比投影式高5倍達到1微米。這個怪怪的名字來自於照相術語Step and Repeat,這臺機器通俗點說把透過掩膜的大約一平方釐米的一束光照在晶圓上,曝光完一塊挪個位置再刻下一塊。由於剛開始Stepper生產效率相對不高,Perkin Elmer在後面很長一段時間仍處於主導地位。


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