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半导体制造光刻技术:65年持续演进概要——ASML

  • 2026年08月
半导体制造光刻技术:65年持续演进概要——ASML
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光刻技术是半导体制造的核心工艺,自20世纪50年代中期诞生以来,已走过65年持续创新之路。ASML技术开发中心副总裁Anthony Yen在2025年IEEE SISC晚间教程中,系统回顾了这一历程,并以当前0.55 NA EUV单次曝光实现19 nm节距线条的成果,展示了技术仍在强劲前行。

光刻技术的诞生(20世纪50年代中期)

光刻技术由贝尔实验室的Jules Andrus,以及美国陆军钻石兵工引信实验室的Jay W. Lathrop与James R. Nall独立发明。后者的任务是将无线电近炸引信装入迫击炮弹,需大幅缩小锗台面晶体管尺寸(原先用黑蜡滴定义台面)。他们使用Kodak光刻胶,将显微镜反向使用,并克服了初期无法制作1倍掩模的困难。早期器件尺寸约为:芯片1 mm × 1 mm,基极与发射极接触约0.1 mm × 0.25 mm。Lathrop后加入德州仪器,Nall加入仙童半导体,推动了技术向工业应用转化。

1960年代至1970年代初:接触/接近式印刷主导

这一时期主流曝光方式为接触式或接近式印刷,设备被称为对准机(aligners)。典型设备包括Kasper Instruments的接触式对准机,以及Canon的PLA500FA接触/接近式打印机。掩模制作采用两级缩小工艺:先用缩版相机(10–40倍缩小),再用光刻步进机(Photo Repeater)进一步10倍缩小。代表设备有大日本网屏(现SCREEN)的Ambassador C-59缩版相机,以及David W. Mann与GCA的Mann 3600光刻步进机。

持续演进与当代成就

从最初的毫米级特征尺寸,到如今EUV光刻实现19 nm节距的高分辨率单次曝光,光刻技术始终是推动摩尔定律的关键引擎。ASML作为全球领先的光刻设备供应商,持续推动高数值孔径EUV等前沿技术发展,使半导体制造在分辨率、产率与成本控制上不断突破。

结语

光刻技术从实验室发明到工业化量产,历经接触式、投影式、深紫外到极紫外的多次代际跃迁。65年后,它依然是半导体制造中最具活力与挑战性的领域。Anthony Yen的教程以历史为镜,展望未来,为业界提供了系统且前瞻的视角。


(本概要根据公开技术会议资料整理,仅供行业参考。)

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