IWAPS 2021 特邀嘉宾：ASML公司Anthony Yen博士

    纳米光刻技术实现了我们的智能社会。然而，只有业内人士才知道我们光刻工程师每天遇到的困难，还有我们一次又一次带来的创新。事实上毫不夸张地说，我们每次都是在一纳米的范围内取得进步。在ASML，我们努力拿出最好的技术来满足客户的需求。自公司成立之初，我们就为客户提供了具有成本效益的领先光刻能力，使他们能够坚持摩尔定律。我们还能走多远？我将强调我们过去的一些成就，介绍ASML一些新技术的进展，并对本十年的剩余时间进行展望。

    2019年将永远是值得铭记的一年 – 在这一年，半导体行业正式跨入EUV时代，摩尔定律也将继续下去。

    在十余年的个人与整个行业的努力下，EUV光刻技术在台积电与三星这两大芯片制造商投入大规模生产。一年以后，世界上的每台iPhone12都已搭载使用EUV光刻技术制造的芯片。

    ASML从一开始便深知，研发EUV光刻技术将是一场高风险、高回报的游戏。其竞争者甚至没有打算研发用于大规模生产的EUV光刻机。但是，基于3个原因，ASML是最有机会胜出的：

1.      他们全倾全力，为项目所需投入大量资源

2.      CTO Martin van den Brink先生从一开始就对相关光刻技术有着深入见解，同时对EUV光刻技术有着极大的热情

3.      他们与EUV技术的未来的用户，如台积电，共同研发这项技术。这使得他们可以平摊风险，还可以拓展研发资源，提升研发动力。第一台EUV光刻机到来之前，Yen先生向Martin先生展示了台积电新超净间中为EUV光刻机预留的空间。Martin先生激动地说：“Tony，我们一定要让它成功！”

在前线

    Yen先生全身心投入到EUV光刻机研发当中，他深感自己责任重大。那段时间，他是唯一一个每天穿上无尘服，亲自进入超净间工作的经理。

    在大规模生产中，最令人担心的问题是就是EUV光源所面临的功率标定挑战。最终确定的250瓦输出功率是在可以保证产出下的合适数值。2013年10月，Yen和他的台积电及ASML的工程师们（以下简称团队）实现了0.33NA EUV光刻机的首次运行，但那时的最大稳定输出功率只能达到10瓦。在2014年第二季度，输出功率可以达到40瓦，但再增大功率，光源的稳定性将会受到影响。

    团队在一个接着一个的实验中度过了整个2014年。

    EUV光源由激光轰击锡等离子体产生（laser produced plasma ，LPP）。由等离子体发出的光源被一个直径0.65米的反射镜收集并入射。想要保持EUV光源的功率，反射镜需要时刻保持洁净。但是这绝非易事，因为每秒50000次被激光融化所产生的锡滴残片与蒸汽随时会污染反射镜表面，并降低其反射率。因此，数十亿美金的项目最后变成一个具体的目标：寻找使收集镜污染最小，并保持最大输出功率的最佳条件。激光功率、气压、气流等一系列条件都会产生影响。

转折点

    在2014年10月的一个傍晚，团队使用一种新的结构，成功实现了90瓦的稳定EUV光源输出。通过在收集镜表面源源不断地通入氢气流，在EUV光源的作用下氢原子与锡发生反应，生成的氢化锡被气流带走，最终保持收集镜表面的洁净。

    这一成果无疑是振奋人心的。相比于最初的10瓦，90瓦的输出功率提升巨大，相比于250瓦的目标也近了很多。这一转折点后，团队开始了下一步的研发，最终，可以连续4周，每天生产500个晶圆的EUV光刻机于2015年第二季度实现。

巨大的努力

    虽然光刻机是实现EUV光刻的核心问题，光刻胶、掩膜等问题同样需要得到解决。在这些细分领域，同样有富有远见的供应商与ASML一起，为实现EUV光刻而一起努力。可以说，研发大规模生产的EUV光刻技术是无数个人与机构的通力合作的成果。

    在2015年的一次学术会议上，有观众向Yen提问：“你的B计划是什么？”

    “我们没有B计划！”Yen斩钉截铁地答道，因为那时他已深信他们的A计划会成功。

结果：摩尔定律的延续

    在二十余年的研究，与12年的大力研发后，用于大规模生产的EUV光刻技术最终实现，并在193nm浸没式DUV技术应用10余年后，接过延续摩尔定律的大旗。没有EUV光刻技术，芯片的制程将在7nm终结。而现在，5nm制程芯片已经问世，台积电宣布3nm制程芯片也会在2022年投入生产。10年之后，先进芯片的制程将达到1nm以下。

    我们还能继续走多久呢？没人知道。5G，AI等技术才刚刚兴起，未来将会有更新的技术为半导体行业注入动力。正是因为有这样一群为了推动世界与半导体行业进步，不断奋斗的人们，所有关于摩尔定律或将终结的猜测都会被一一击溃。