这台光刻机,开启了ASML的30年辉煌历程

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来源:内容来自「ASML阿斯麦光刻」,谢谢。

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上周,史上第一台PAS 5500刚刚度过了它出货的30周年纪念日。PAS 5500塑造了ASML成功的市场地位和领先的技术实力,也成为了ASML“最长寿”的光刻平台和最多元化的产品之一。


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PAS 5500平台的早期广告


PAS 5500成就了ASML在此之前,ASML光刻机市场仅排名第三,被尼康和佳能两大巨头远远甩在后面。然而,PAS 5500平台的成功使ASML一跃成为市场亚军,为其成长为全球光刻技术的领导者奠定了坚实的基础。


伴随着半导体制造工艺三十年的发展,每台PAS系统都有一段独特的故事。拥有25年历史的PAS 5500/275系统,在内存和射频RF)模块的生产线上奉献多年后,近期被翻新、转售,在虚拟现实的聚焦热潮中重焕新生。


PAS 5500/275和其它许多PAS 5500系统的故事印证了这一平台对半导体行业的重要性。目前,TWINSCAN成为大规模半导体制造的首选平台,将摩尔定律推向新的高度。尽管PAS 5500已不再生产,但它低成本、小尺寸、简单易用、健壮性的特点使翻新后的PAS 5500成为各种小众细分应用的首选方案。作为ASML历史最悠久的产品,PAS 5500仍活跃在芯片制造的舞台,其客户服务期限甚至被延长到2030年以后。


旗开得胜


PAS 5500脱胎于飞利浦研究人员在20世纪70年代研制的一个系统,它的全称是飞利浦自动步进式光刻机(Philips Automatic Stepper, PAS),这个名字已经生动诠释了它的来源以及ASML飞利浦长期的友好关系。


ASML成熟产品销售部门(Mature Product Sales)经理Ted Shafer已在公司任职多年,他的整个职业生涯都与这一突破性的平台密切相关。


“我在1991年加入了ASML,这正是PAS 5500推出的那一年。”Ted回忆道,“我的第一份工作是应用工程师,陪伴着PAS 5500的第一次出货给IBM在美国菲什基尔(Fishkill)的工厂。我的职责是优化系统性能,在客户的工厂使新系统实现量产级别的成熟度。”


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Ted在IBM Fishkill办公室前,那里安装了第一台PAS 5500


第一批PAS 5500系统以及Ted在性能优化方面的努力,让IBM顺利推出了System/390系列,用他们的话说,这在当时是IBM有史以来最强大的计算机”


Ted在ASML的职业生涯围绕着PAS 5500平台,随着它的不断演进而快速成长。1996年,已转入销售部门的Ted参与了第一批采用“i-line”光源的PAS 5500/200系统对美光的出售。25年后,这其中的某一台系统经过改造和升级,开始了它的第三次生命,助力实现虚拟现实技术。


“芯”无止境


美光是世界上最大的计算机内存和存储器生产商之一,也是ASML当时最大的客户,是促成PAS 5500平台大获成功的一大关键因素。


美光公司在早期就获得了最新技术的使用权,相应地,我们也得到了他们宝贵的反馈,帮助我们提高系统性能。”Ted解释说,“美光在PAS 5500/200上投入了大量资金,他们甚至必须更新公司的财务软件,才能记录下这笔巨款。”


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美光的芯片制造厂——PAS 5500系统的新家


最初,美光公司使用的PAS 5500/200的分辨率是0.35微米,以实现当时先进内存芯片中关键层的工艺要求。随着时间、技术和市场需求的发展,通过引入更高分辨率的i-line系统、氟化氪(KrF)系统、和氟化氩(ArF)系统,ASML的PAS 5500被不断改造,以支持更小的分辨率。


精益求精


全新系统在晶圆厂投产,制造更先进芯片的关键层;旧系统仍在使用,被用于次关键层的制造。美光公司的PAS 5500/200系统就是这种情况。


然而,在2000年,行业内出现了从8寸晶圆到12寸晶圆的重大转变,以支持更高的芯片产量,提高成本效率。PAS 5500无法支持12寸晶圆,因此ASML的许多大客户决定将生产转移到支持更大晶圆制造的TWINSCAN平台。在接下来的几年里,美光卖掉了它的8寸晶圆加工设备


“2011年前,我从ASML跳槽到一家向半导体公司提供租赁和转卖等金融服务的投资银行,美光是我们的转卖客户之一,我负责把他们的一套PAS 5500/200系统卖给另一个客户。”Ted补充。


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运行中的PAS 5500


这是在半导体行业相当普遍的设备复用”的一个例子,它使不同规模和市场类型的制造商都能最大限度地发挥其设备的价值。


通常情况下,行业龙头客户可通过购买全新的光刻系统中获得10到15年的服务支持,以满足不同关键度芯片层的工艺需求。之后,他们把这些设备卖给那些不追求摩尔定律极限,而是活跃在超越摩尔(More than Moore)”市场的制造商们。


超越摩尔是从新应用出发,整合数字电路与模拟世界的市场,例如汽车传感器芯片、加速度、超低功率芯片和射频识别芯片等微机电MEMS)芯片。


超越摩尔相关技术发展的基本点有二,一是发展不依赖于特征尺寸不断微缩的特色工艺,不靠单纯的堆叠晶体管,而更多地靠电路设计以及系统算法优化,以此扩展集成电路芯片功能。二是将不同功能的芯片和元器件组装在一起封装,借助于先进封装技术,实现异质集成(heterogeneous integration),即把依靠先进工艺实现的数字芯片模块和依靠成熟工艺实现的模拟/射频等集成到一起,以提升芯片性能。


这些特殊半导体的芯片制造商仍然关心尺寸、速度和功率,但他们不需要最尖端的光刻技术,在最先进的节点上创造最精细的几何形状。PAS 5500是这些特殊半导体芯片制造商的理想平台——既经济,又能提供所需的生产力。


回收、翻新、再销售


作为直接转售的替代方案,某些芯片制造商选择将多余的光刻系统重新卖给ASML


长期以来,ASML一直活跃于二手光刻设备市场,已经翻新和转售了超过500台PAS 5500系统。与直接转售不同的是,ASML对系统的翻新可以确保原有的规格,并提供完整的保修。买家得到的是一个高可靠、高质量的系统,为他们注入了信心。


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“我们曾经制造的PAS 5500有90%以上仍在使用,无论是作为翻新机台还是作为新系统的再生核心。”


根据当时的市场要求,在翻新机器时,ASML还可以将其重新配置为更高的规格,升级为更新的型号,甚至采用新的波长。自2009年以来,所有向市场提供的全新PAS 5500系统都是从客户端买回核心器件,回收再翻新的。


“无论是经过翻新组件还是回收核心,我们曾经制造的PAS 5500系统中有90%以上仍在被使用。这种方法不仅可以确保买家和卖家的利益,还最大限度地减少了对新材料的需求,以及需要处理的废物量,对半导体行业的‘绿色经济’也有积极的影响。”Ted解释道。



重焕新生


光刻生命始于美光的那台PAS 5500系统被改造升级为PAS 5500/275(这一型号的最初规格由Ted编写),在另一个客户的流水线上重焕新生。它仍然是一个i-line步进式光刻机,但可以实现低至0.28微米的分辨率,以及高达每小时100片晶圆的产量。


回到ASML后,Ted再次负责将该系统出售给另一家大型技术公司。这台PAS 5500系统开始了它的第三次生命,帮助该公司生产用于虚拟现实应用的创新芯片。


这套PAS 5500系统“经久不衰”的背后,究竟有什么特别之处?事实上,它并没有什么不同。它的故事可能出现在任何一台PAS 5500系统身上,也有许多类似的故事在发生。这就是为什么在这个杰出的平台在步入30周年之际,仍在不断发展壮大的原因,满足传感器MEMS、芯片、光学和其他领域不断增长的需求。


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