光刻机的制造原理

高端光刻机作为芯片制造中光刻的核心设备，可谓是世界高科技的典型代表。但是因为美国的克制，中国公司用钱也买不到。SMIC投入77亿元巨资，从荷兰光刻机巨头ASML购买的DUV光刻机远不如EUV光刻机先进，但仍被美国议员要求升级制裁。

中国芯片制造遭遇“卡脖子”困境，影响深远。

鲜为人知的是，帮助ASML打败日本成为光刻机霸主的是一个中国人。他就是TSMC的工程师，林本建。

然而，在林本建正式“亮相”之前，主导《光刻机》所有话语权的是美国和日本。

60年代初，美国飞兆半导体公司发明了沿用至今的掩膜曝光刻蚀技术。同时，IBM选择了飞兆半导体的光刻工艺和生产线来制造计算机，生产出了划时代的大规模计算机，进一步推动了美国、日本等厂商的光刻技术和集成电路产业的发展。

1963年，日本电气公司NEC获得了美国飞兆半导体公司的相关技术授权，日本政府要求其将获得的技术与国内其他厂商共享。由此，日本三菱、京都电器、尼康等公司争相进入半导体行业，拉开了日本半导体行业狂飙突进的序幕。

到了80年代，日本尼康已经和真正现代的步进式光刻机GCA的推出平起平坐，两家各占30%的市场份额。这时，ASML刚刚成立。

1986年，半导体市场遭遇大滑坡，美国光刻机企业深受冲击，要么破产，要么被收购。

为了防止日本企业独霸全球市场，美国出于国家安全和商业利益的考虑，开始组建“复仇者联盟”，扶持其他光刻机企业。其中，荷属ASML被视为“最佳选择”。

在美国的支持下，ASML迅速崛起，但如何提高光刻机的技术水平是关系到企业兴衰的长期考验。

长期以来，为了改进光刻机的工艺流程，主要通过改进所用的光源来减小光的波长。比如00年代用的是波长193nm的DUV激光，但如何超过193nm，各路巨头提出了各种方案，集中了很多“火力”，但都接连败北。

日本尼康，光刻机的霸主，曾经打算选择未来的技术，也就是0.004nm，然而这个技术太先进，难度太大。

关键时刻，林本建“登场”。他在IBM工作了22年，负责不断改进成像技术。2000年，他正式加入TSMC，成为ASML的股东。

不同于其他一心寻找新光源来取代193纳米DUV激光器的专家，林本建在IBM提出了浸没式光刻技术。因为当时干法光刻是主流，这个“疯狂的想法”没有被采纳，但他也被同事排挤。

到了TSMC，林本建专注于渗透研究，创造性地用水代替空气体来缩短波长。

关键的是，这一方案被ASML成功采用，并在一年内开发出了原型。随后，TSMC成为第一家实现浸没式产品量产的公司，成为芯片制造领域的“王者”。

然后日本尼康推出的157nm产品样机完成，但是没有厂商愿意采用，导致大量使用尼康产品的日本半导体厂商迅速倒闭。

依靠关键技术的重大突破，ASML市场份额飙升，被媒体形容为“把尼康和佳能打得落花流水”。此后，EUV光刻机技术得到了发展，其地位得到了进一步巩固。

今天，ASML在全世界都引以为豪，几乎所有的芯片制造公司都是它的客户。

2020年，ASML营收近1100亿元，净利润达到280亿元。其中，包括台湾省在内的中国市场贡献了593亿元，但EUV光刻机没有一台销往中国大陆。

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