1. ASML1.1. 1972年劳伦斯利弗莫尔国家实验室的客座研究员即来自IBM的Eberhard Spiller发现多层膜结构可以获得对软X射线的高反射率这一发现使得软X射线望远镜的出现成为可能1.2. 1976年科学家制作出“近正入射”的多层膜反射镜1.3. 20世纪80年代IBM的林本坚率先提出了浸没式光刻的概念1.4. 1984年荷兰的飞利浦与ASMI(Advanced Semiconductor Materials International)联合成立了一家专门制作光刻机的合资公司ASML1.5. 公司成立初期美国的GCA公司占据光刻机市场的最大份额日本的尼康尾随其后ASML在光刻机市场的份额是毫无悬念的零1.6. 1986年ASML在飞利浦SIRE Ⅲ光刻机的基础上发布了一台勉强能用的但是属于自己的光刻机PAS2500/101.6.1. 这台光刻机是ASML成立以来的重大里程碑当然这也因为这个公司没有其他产品值得夸耀1.7. 1988年起作为发起股东的ASMI没再继续给ASML注资1.8. 1988年利弗莫尔国家实验室的Hawryluk对多层膜反射镜的制作方法进行了一些有效改进并使用激光诱导等离子(Laser Produced PlasmaLPP)方法产生大功率软X射线1.9. 1989年Perkin-Elmer推出Micrascan光刻机这种光刻机在步进特性的基础上添加了扫描功能被称为步进扫描光刻机(Step-and-Scan)简称为Scanner1.9.1. Scanner的另一个优点是吞吐率超过Stepper1.9.2. SVG非但没有维护好Perkin-Elmer的资产很快连自身都难保1.10. 1990年自身难保的ASMI决定彻底抛弃ASML飞利浦被迫持有ASML约60%的股份其余40%的股份转让给了荷兰的两家银行1.11. 1991年ASML发布了第一台基于KrF激光的Stepper PAS5000/701.12. 1992年ASML继续亏损飞利浦无奈中继续输血维持着这个公司的生存1.12.1. 这也是飞利浦对ASML最后的一次输血1.13. 1995年ASML上市后飞利浦果断抛售了所持有的股份至此ASML成为一家公众公司1.14. PAS5000系列光刻机突出重围ASML获得了独立发展的基石并在高端光刻领域逐步击败了Canon与Nikon将半导体光刻技术推向了极致1.14.1. ASML的成功最终源于自身的努力1.14.2. 长期以来缺钱、亏损与被抛弃是ASML需要面对的主旋律1.15. 1997年ASML在上市后的第三年推出了这个公司的第一台基于“扫描”技术的光刻机PAS5500/500与竞争对手的同类产品相比这台光刻机的最大优点是吞吐率1.15.1. 吞吐率却是一个可辨析度极高的指标以每小时加工晶圆的片数衡量1.16. 分辨率的上限主要由光刻使用的光源与光学系统决定1.16.1. 对于光源基本靠买光学系统完全依赖卡尔蔡司的ASML而言提升分辨率的空间并不大1.16.2. 套刻精度的提高更加复杂涉及从光罩到半导体制作的许多细节并非单一指标决定仅凭光刻机很难实现让套刻更加精确1.17. 2000年SVG决定将自己连同收购的资产一道打包出售ASML把握住了这次机会1.18. 2000年林本坚加入台积电并在2004年帮助台积电将浸没式技术应用于大规模生产1.19. 2000年ASML发布了世界上第一台Twin-Scan光刻机即双工件台光刻机1.19.1. 双工件台具有两个独立运行的工件台一个工件台进行曝光操作时另一个工件台进行光罩对准等其他操作1.20. 2001年美国政府同意了这次收购1.20.1. ASML收购SVG的目的与尼康之于Perkin-Elmer并无区别依然是为了获得这个公司手中的客户特别是Intel1.21. ASML成为欧美世界在光刻机领域的独苗欧美世界之外仅剩尼康与佳能具有制作高端光刻机的能力1.21.1. 这才是ASML最大的收获1.21.2. 从这时起没有任何光刻厂商能够阻挡ASML的王者之路1.22. 2003年ASML在发明Twin-Scan光刻机之后制作出第一台浸没式光刻机1.23. 氟化钙只有晶体一种形态具有晶体所固有的双折射问题虽然这个问题可以通过光学系统进行补偿但是制作大尺寸的氟化钙单晶依然较为困难而且价格昂贵1.24. 2003年Intel在综合各类乐观消息之后判断两年之内EUV光刻便可用于45nm工艺节点宣布放弃157nm光源直接使用EUV光刻1.24.1. EUV光刻的雏形出现于20世纪80年代中期略晚于DUV1.24.2. 在DUV尚未成熟时学术界便未雨绸缪思考着下一代光刻技术当时有三种选择分别为电子束、离子束与X射线光刻1.24.3. 这三种射线的波长远小于DUV能够获得更小的关键尺寸1.25. 基于软X射线的接触式光刻机(Soft X-ray Proximity LithographySXPL)1.25.1. 这种光刻机有一个显而易见的问题就是光罩与晶圆存在的紧耦合关系不仅容易损坏光罩污染光刻胶不利于大尺寸晶圆的制作而且制作效率远不能与当时基于紫外线的光刻机相比1.26. 人类不再安于仅观测宇宙中的可见光而将视野投向高能射线包括X射线与γ射线1.26.1. 制作这种高能射线望远镜有一系列难点首先是这些高能射线无法穿越大气层因此需要工作在太空1.26.2. 另外一个是需要研制能够接受这些射线的光学系统1.26.3. 劳伦斯利弗莫尔国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、洛克希德Palo Alto实验室1.27. 软X射线光刻与软X射线望远镜所面临的问题相同均为软X射线的波长较短无法通过任何透镜必须使用全反射光学系统1.28. 布拉格反射镜1.29. 使用放电等离子(Discharged Produced PlasmaDPP)、激光诱导等离子LPP与激光辅助放电等离子(Laser-assisted Discharge PlasmaLDP)等方法可以使锡和氙进入等离子态之后进行能级跃迁后可以分别在13.5nm和11.2nm处出现辐射峰值1.30. EUV从光源出发经采集后通过中心焦点抵达照明系统1.31. 2017年Cymer终于将EUV光源功率提高到250W1.31.1. 这是EUV光刻的重大里程碑事件1.32. 2017年ASML推出第一个可大规模量产的光刻机NXE:3400B1.33. 2019年ASML推出NXE:3400C这台光刻机每小时可以加工170片硅晶圆大大超过NXE:3400B的125片1.34. 这两种EUV光刻机是近30年以来半导体制作设备最大的一次革新1.35. LPP方式是一种使用高能脉冲激光照射高密度锡靶材以产生高温稠密的等离子体并对外辐射EUV的方法1.36. 在EUV光刻机的研制过程中光源系统抢走了大部分风头工件掩模系统没有成为瓶颈受到的关注较少1.37. 在光刻机的几大组成部分中光源、照明与光学系统的研发难点是将单点技术推向极致而工件掩模系统的设计与制作需要将多个学科交织在一起是物理、材料与精密制造的极限是经典物理、电磁学、热力学与统计、量子力学的精尖之作1.38. EUV光刻机取得的这一成就建立在一些核心技术突破的基础上包括激光、等离子体以及至关重要的多层膜反射镜1.38.1. 这个成功源于国与国之间不计成本的竞争所碰撞而出的创新中更是有赖于一群为了理想而奋不顾身的人2. 中国之路2.1. 在英国时黄昆发现晶体因为点缺陷引起的X射线漫散射这个现象后来被称为“黄昆散射”​2.2. 1951年处于科研事业上升期的黄昆选择回到一贫如洗的祖国2.2.1. 第二年里斯小姐远涉重洋来到中国并有了一个中国名字李爱扶2.3. 20世纪60年代是世界半导体制造从实验室走向工业化的十年中国半导体产业距离世界的差距并不算大2.4. 早在1959年林兰英拉出了中国的第一个单晶硅比美国落后一年2.5. 1964年和1965年中国先后研发出硅平面晶体管和硅集成电路势头不亚于同处于半导体发展初期的美国2.6. 中国半导体产业复兴始于改革开放2.6.1. 每一代半导体人都做到了“虽然落后而仍非跑至终点不止”​2.7. 从历史的视角看​“909”工程整体是成功的为21世纪中国半导体产业的发展奠定了基石2.7.1. 909工程之后中芯国际、宏力半导体陆续在上海注册成立采用了更加灵活的运作机制吸引了更多的海外人才为中国建立了一支完整的半导体产业队伍留下了在今日可以燎原的星星之火2.8. 中国自新民主主义革命至朝鲜战争时期的军事战场或是在两弹一星的科技战场中都是在被对手视做“不堪一击”的艰难时局中一步步走了出来2.9. 在综合国力日渐强大的今天中国应对各类危机时有多种化解的选择2.10. 中国半导体产业或许可以采用跟随策略完全复制西方世界已经走通之路2.11. 半导体制造业是一个重资产密集的“吞金”行业2.11.1. 对于中国发展这个行业资金并不万能最尖端的设备与材料不是用金钱能够换来的2.11.2. 因为西方的各种限制中国半导体制造业的生产工艺与发展规模始终受上游制约2.11.3. 在半导体全产业链中技术难度最高也是最具含金量的非上游设备与材料莫属