光刻可以說是半導(dǎo)體制造中最重要的一步。今天最先進(jìn)的 EUV 光刻機(jī)是極其復(fù)雜的機(jī)器，其成本與一架新的波音噴氣式客機(jī)一樣高。

　　從 1984 年與飛利浦的合資企業(yè)開始，ASML 已經(jīng)發(fā)展成為世界第二大芯片設(shè)備制造商，也是 EUV 機(jī)器的唯一供應(yīng)商。

　　事實(shí)上，美國可以說是光刻技術(shù)的發(fā)明者，在本文中，我們將就他們?yōu)楹伟l(fā)明了光刻技術(shù)，卻最終沒有光刻機(jī)就行簡要分析。

　　需要提一下，本文分析思路是基于對(duì)飛兆半導(dǎo)體、David W Mann Co、Cobilt、GCA、尼康和硅谷集團(tuán) （SVG） 等先驅(qū)的采訪。

　　早在 1950 年代中期，貝爾實(shí)驗(yàn)室就開始嘗試將圖像打印到硅片上。那十年后期，飛兆半導(dǎo)體改進(jìn)了工藝以制造晶體管。

　　“我們決定使用光刻膠來描繪這些區(qū)域，”仙童最初的八位聯(lián)合創(chuàng)始人之一杰伊·拉斯特和鮑勃·諾伊斯說。

　　“貝爾實(shí)驗(yàn)室在那里做了一些努力，并認(rèn)為這是不可能的，所以他們從未追求過這個(gè)方向。鮑勃 [諾伊斯] 和我與柯達(dá)合作，他們給了我們當(dāng)時(shí)最好的光刻膠，我們逐漸與他們建立了工作關(guān)系，光刻膠不也斷改進(jìn)。”

　　“雖然在此過程中有很多技術(shù)問題和技術(shù)挫折，但我們只是說我們要使用它，我們必須讓它發(fā)揮作用——我們做到了。”

　　在 1960 年代，接觸掩模對(duì)準(zhǔn)器（contact mask aligners ）被用于晶圓印刷，Kulicke & Soffa率先將其商業(yè)化。后來，Kasper Instruments 成為主要供應(yīng)商，但當(dāng)三位前 Kasper 工程師成立自己的公司 Cobilt 時(shí)——該公司于 1972 年被波士頓 CAD 巨頭 Computervision 收購——出現(xiàn)了一種新的晶圓印刷范式。

　　“Cobilt 制造了機(jī)械對(duì)準(zhǔn)器（mechanical aligners），該對(duì)準(zhǔn)器以符合當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)技術(shù)打印半導(dǎo)體硅片。并且 Computervision 有一個(gè)自動(dòng)對(duì)齊包，可以讓你更精確地對(duì)齊層，”Sam Harrell 說，他從 Computervison 搬到西海岸，成為 Cobilt 的工程副總裁。

　　“我們?cè)谑澜绺鞯劁N售了數(shù)百臺(tái)機(jī)器。直到投影打印機(jī)占據(jù)主導(dǎo)地位之前，它才是霸主。”

　　在加入 Cobilt 之前，曾在 Kasper 銷售矯正器的 Ed Segal 在Perkin-Elmer 開發(fā)出projection mask aligner后，目睹Cobilt 如何失去領(lǐng)先地位。

　　“當(dāng)掩模對(duì)準(zhǔn)器從接觸掩模對(duì)準(zhǔn)器進(jìn)入到所謂的投影對(duì)準(zhǔn)器（projection mask aligner）或?qū)⒀谀D像投影到晶圓上時(shí)，Perkin-Elmer 完全進(jìn)入并占領(lǐng)了這個(gè)市場(chǎng)，”Segal說。 “Cobilt 試圖建造一個(gè)，但它確實(shí)是一個(gè)非常大的失敗。1981 年，該公司最終被賣給了應(yīng)用材料公司。”

　　Jim Gallagher 在 GCA 經(jīng)營半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)務(wù)，GCA 在 1980 年代將市場(chǎng)割讓給日本公司之前是光刻領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。在尼康和佳能等日本供應(yīng)商成為市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之后公司的最終滅亡。

　　“我們開始盡我們所能出售業(yè)務(wù)。但是當(dāng)你走下坡路的時(shí)候，可以這么說，這不是開始銷售的時(shí)候，因?yàn)槟闼龅氖牵總€(gè)人都知道你的問題，他們會(huì)給出最低、最低的價(jià)格。所以那是我們幻燈片的開始，”Gallagher說。

　　到 1980 年代后期，日本步進(jìn)供應(yīng)商的主導(dǎo)地位讓美國芯片制造商感到擔(dān)憂。為了開發(fā)替代來源，英特爾與歐洲公司 Censor 合作。然而，嘗試失敗了，Censor 于 1984 年被賣給了 Perkin-Elmer。

　　英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登摩爾回憶了當(dāng)時(shí)的擔(dān)憂。“來自佳能和尼康步進(jìn)機(jī)性能很好。在美國沒有可比的設(shè)備，這是整個(gè)過程中非常關(guān)鍵的部分。”

　　“我們與列支敦士登的一家公司 [Censor] 有一個(gè)重要的計(jì)劃來制造步進(jìn)器。這非常復(fù)雜也非常昂貴，而且開發(fā)速度太慢，他們無法真正對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生影響。我們最終購買了日本設(shè)備，因?yàn)樗亲詈玫模覜]有真正的替代來源。”

　　Shoichiro Yoshida 后來成為尼康的首席執(zhí)行官，他設(shè)計(jì)了該公司第一臺(tái)用于半導(dǎo)體制造的步進(jìn)重復(fù)機(jī)器。

　　1990 年代，SVG 在新任命的首席執(zhí)行官 Papken Der Torossian 的領(lǐng)導(dǎo)下擴(kuò)展到光刻領(lǐng)域。SVG 曾試圖收購 GCA，但交易從未實(shí)現(xiàn)，GCA 于 1988 年被出售給 General Signal。

　　然而，Der Torossian 成功地獲得了由 Perkin-Elmer 與 IBM 聯(lián)合開發(fā)的下一代步進(jìn)掃描系統(tǒng) Micrascan——但他表示，這需要數(shù)千萬的研發(fā)和兩年半的時(shí)間才能完成。修復(fù)系統(tǒng)中的錯(cuò)誤。結(jié)果是 Micrascan II。

　　“他們的機(jī)器無法工作——平均故障間隔時(shí)間不到一小時(shí)。IBM 無法使用它。但它擁有非常好的基礎(chǔ)技術(shù)，”他說。

　　Der Torrossian 解釋道，現(xiàn)金短缺讓美國喪失了保留先進(jìn)光刻技術(shù)的機(jī)會(huì)。

　　“在 1992 年，ASML 正在大規(guī)模投入。擁有它們的飛利浦找我，并以 6000 萬美元的價(jià)格出售 ASML。我沒有 6000 萬美元。我告訴他們，但我會(huì)給你同等數(shù)量的股份，讓我們建立一個(gè)合資企業(yè)。但他們說，‘不，飛利浦需要現(xiàn)金。’”

　　到 2001 年，ASML 扭轉(zhuǎn)了局面，最終以 16 億美元收購了美國最后一家主要的光刻公司 SVG。由于國家安全問題，這筆交易被推遲了幾個(gè)月，但在 ASML 同意剝離 SVG 的 Tinsley Labs 部門后，最終得到了喬治·W·布什政府的批準(zhǔn)。