光刻机是怎么发明的

光刻机是怎么发明的？

1947年，贝尔实验室发明第一只点接触晶体管。从此光刻技术开始了发展。

1959年，世界上第一架晶体管计算机诞生，提出光刻工艺，仙童半导体研制世界第一个适用单结构硅晶片。

1960年代，仙童提出CMOS IC制造工艺，第一台IC计算机IBM360，并且建立了世界上第一台2英寸集成电路生产线，美国GCA公司开发出光学图形发生器和分布重复精缩机。

1970年代，GCA开发出第一台分布重复投影曝光机，集成电路图形线宽从1.5μm缩小到0.5μm节点。

1980年代，美国SVGL公司开发出第一代步进扫描投影曝光机，集成电路图形线宽从0.5μm缩小到0.35μm节点。

1990年代，Cano着手300mm晶圆曝光机，推出EX3L和5L步进机；ASML推出FPA2500，193nm波长步进扫描曝光机。光学光刻分辨率到达70nm的“极限”。

2000年以来，在光学光刻技术努力突破分辨率“极限”的同时，NGL正在研究，包括极紫外线光刻技术、电子束光刻技术、X射线光刻技术、纳米压印技术等。

与此同时，荷兰光刻机巨头阿斯麦ASML，占据了63%的市场份额，产品集中在中高端的极紫外光刻EUV和深紫外光刻DUV上。

然而在2004年前，尼康是当之无愧的带头大哥，尼康一直将光刻机作为自己的核心产品，也是让日本企业引以为傲的“民族之光”，甚至当年能到尼康从事光刻机的研发一度成为众多日本大好青年的愿景。

再看ASML的基础并不好。从1984年诞生后的20年，ASML就一直是一个谜一样的存在，没有什么人会觉得ASML能够有什么未来，甚至包括他们自己。

早期ASML还叫做ASM，生存无望，之能找人投奔，后来飞利浦动了恻隐之心，在总部大厦旁边的空地上给ASML弄了几个简易厂房，ASML当时很艰苦，能活20年全靠日积月累出来的“销售手艺”。

魔幻的是，这点“手艺”居然成为了日后ASML登顶的关键。

苦苦支撑20年，ASML终于等待了他们第一个贵人——台积电鬼才林本坚，一个可以比肩张忠谋的人物。如果说张忠谋缔造了台积电的前20年，林本坚就为台积电的后二十年挣下了巨大的家当。

林本坚1942年出生于越南，中国台湾人，祖籍广东潮汕。林本坚1970年获得美国俄亥俄州立大学电机工程博士学位，2008年当选美国国家工程学院院士。在加入台积电之前，林本坚在IBM从事成像技术的研发长达22年，是当时世界无二的顶级微影专家。

2000年，林本坚在当时台积电研发长蒋尚义的邀请下加入台积电，开启了真正“彪悍的人生”。

在IBM最后几年，林本坚其实已经看到了傲慢的IBM在微影领域的大厦将倾。他希望IBM能够给予他当时微影部门所研发的X光光刻技术1/10的经费，用来“做点东西”，然而IBM因为其华人的身份，并不打算买账。

后来林本坚回忆说：“我判断到65纳米（干式光刻）阶段时，让我再往前看三代的话，我就已经看不到了。”

于是在众多人陷入X光光刻技术无法自拔的时候，林本坚义无反顾地投入了浸润式光刻技术的研究中。

终于在2002年，已经加入台积电的他研究出以水作为介质的193纳米浸润式光刻技术。也就是在2002年，冥冥之中宣告了过往干式光刻机的死刑。

浸润式光刻技术让摩尔定律继续延伸，后来台积电也因此领先竞争对手超过5年。

然而任何一项颠覆式新技术的出现，总会受到来自于传统势力巨大的阻力。林本坚的浸润式光刻，几乎被尼康、佳能、IBM等所有巨头封杀，尼康甚至向台积电施压，要求雪藏林本坚。

巨头的陨落，总是如出一辙。当年1947年12月，大名鼎鼎的美国贝尔实验室的肖克利（“晶体管之父”）、巴丁和布拉顿共同研制出了一种点接触型的锗晶体管！（三人因此获得了1956年的诺贝尔物理学奖）

光刻机作为集成电路制造中最精密复杂、难度最高的设备，制造难度堪比原子弹，从来就不是一个人便能做成了，而是整个人类智慧的结晶。是每代科学家站在先驱的研究基础上，一点一点改进出来的。

光刻机制造商更像是系统集成商，通过整合拼装，将十几个子系统和8000多个零配件集成在一起!全球范围内，没有任何一家光刻机制造商能够独立造出光刻机。

光刻机是一种利用光学技术对半导体材料进行加工的机器，它可以认为是计算机技术发展的强大助推器，在人们发现晶体管计算机比电子管计算机的效率提高成千上百倍后，有人又提出，构成晶体管的半导体材料要先行造成晶体管的形态再把晶体管连通起来，其电子学性能还是不高，如果在一大块半导体材料中用外力方法切去一部分，令其在原有材料的基础上形成成千上万个晶体管，其电子学性能就有翻天复地的变化。

　　究竟何种外力能够加工半导体材料？经过科学实验，人们知道光学技术能够达到这一点，世界上最大的，最有实力的电子照明技术就是荷兰的菲利蒲公司，后来根椐世界产业分工的原因，该公司分列出一个子公司，这个公司利用了菲利蒲公司历史上沉淀的光学研究技术，利用了德国提供的精密机械技术，利用了美国提供的光源，利用了世界各地的元件配件，制成了半导体材料的光学加工机器，这种机器由于是由专门人材设计，能工巧匠操作加工而成，所产出的机器性能稳定，品质保证，比同行业厂商的水平高出很多，所以可以认为是世界顶级的光刻机。

1、1822年法国人Nicephore niepce发明了光刻机，在早期阶段其功能简单，而且使用的材料也是较为粗糙的，通过材料光照实验之后，Nicephore niepce发现能够复制一种刻着在油纸上的印痕，而在其出现在玻璃片上后，经过一段时间的日晒，其透光部分的沥青就会变得很硬，但在不透光部分则可以用松香和植物油将其洗掉。

2、尽管光刻机发明的时间较早，不过在其发明之后，并没有在各行业领域之中被使用，直到第2次世界大战时，该技术应用于印刷电路板，所使用的材料和早期发明时使用的材料也已经有了极大的区别，在塑料板上通过铜线路制作，让电路板得以普及，短期之内就成为了众多电子设备领域中最为关键的材料之一。

现代光刻技术可以追溯到190年以前，1822年法国人Nicephore niepce在各种材料光照实验以后，开始试图复制一种刻蚀在油纸上的印痕(图案)，他将油纸放在一块玻璃片上，玻片上涂有溶解在植物油中的沥青。经过2、3小时的日晒，透光部分的沥青明显变硬，而不透光部分沥青依然软并可被松香和植物油的混合液洗掉。通过用强酸刻蚀玻璃板，Niepce在1827年制作了一个d’Amboise主教的雕板相的复制品。

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