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鲜为人知的公司，成就了EUV光刻机

来源：晰数塔互联网快讯时间：2023年12月31日 12:28

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自bits-chips，谢谢。

20 世纪 90 年代末，ASML 准备通过开发基于 EUV 技术的机器来实现其彻底改变整个芯片行业的梦想。为此，它需要来自自身知识部门之外的专业能力。TNO 寻找解决方案的多学科方法，以及对 EUV 潜力的信心，使其成为陪伴 ASML 踏上这一激动人心的旅程的完美合作伙伴。它标志着双方关系的开始，二十五年过去了，这种关系仍然一如既往地牢固。

自成立以来，ASML 一直走在技术前沿。尽管存在许多怀疑的观点，并且得到了 TNO 研究的轻微帮助，但它仍然坚信 EUV 技术是将光刻技术带入未来的关键。当其他公司选择不同的路线时，ASML 通过与其他学科的专家合作来追逐自己的梦想，构建了第一个 EUV 光刻原型，即 Alpha 演示工具。该多年项目选定的合作伙伴包括飞利浦、卡尔蔡司和 TNO。

EUV 光刻在半导体器件制造中的理论潜力是显而易见的。然而，挑战在于如何将这一理论转化为可行的工具。毕竟，为了保证 EUV 扫描仪的生产率和良率，它需要在保持超洁净的真空环境中以极高的精度运行。在此之前，这一壮举被证明是遥不可及的。TNO渴望将其多年在航空航天、石油和天然气等领域的科学工作应用于设计和构建 ASML Alpha 演示工具的硬件并启动研究线，其中一些研究线至今仍然活跃且相关。

主要进展

TNO 为该项目开发的硬件之一是掩模版处理机，它需要满足 EUV 的极高精度和清洁度要求。TNO 开发了一种使用航天工业的预对准传感器放置十字线的技术。它涉及使用基于恒星图案测量卫星位置的算法，从而实现与 EUV 扫描仪的极其精确的对准。该技术效果非常好，以至于这些传感器仍在当今的 EUV 系统中使用。

这只是 TNO 为 ASML 开发的 EUV 系统的几个组件之一。存储盒是容纳掩模版的真空环境，必须按照极其严格的颗粒和掩模版清洁度规范进行操作。这次，TNO利用了其在太空和高科技行业获得的污染和清洁能力。

新技术总是会遇到新的、尚未探索的挑战。例如，为了固定掩模版，依赖真空作为固定力的传统晶圆卡盘已不再足够，因为 EUV 光刻需要真空环境。TNO 与飞利浦和 Berliner Glas（现为 ASML Berlin）的专家合作，设计了一种静电夹具，可以在真空环境中以令人难以置信的精度将掩模版或晶圆固定到位。

EUV 扫描仪的另一项技术创新是液位传感器，这是由 TNO 和 ASML 设计的设备，用于快速准确地绘制晶圆形貌。TNO 仍参与水平和对准传感器的进一步开发。最近，ASML 采用了 TNO 为激光卫星通信开发的新型反射镜控制概念。双方合作伙伴再次共同努力改造反射镜，以进一步改善 EUV 光源的光学性能。

为 ASML EUV 光刻系统的成功做出贡献的其他 TNO 创新包括动态气锁、零传感器和晶圆夹具。TNO 现在拥有自己的高度先进的设施，例如 EBL-II，ASML 及其客户可以在其中测量、检查和分析污染和清洁设备。此外，还建立了研究 EUV 光对材料影响的装置。这再次证明了多年来不断发展的牢固联系，TNO 仍然能够支持 ASML 进行系统改进。

测量就是了解

“衡量就是了解”，开尔文勋爵曾经说过一句名言。但您怎么知道您已经满足了仍需验证的技术规范呢？在这里，TNO 开发了专门的测量设备来量化这些数据。后来事实证明，当客户开始在现场使用 EUV 机器时，它非常有用，并且 TNO 能够证明 ASML 是迄今为止在处理方面最干净、最快的。

这有机地催生了项目中的一个新的能力领域：污染控制，直到今天，TNO 仍继续支持 ASML 及其供应商（如 Carl Zeiss）。颗粒、分子污染、影响颗粒传输和热管理的气流、等离子体效应——该领域仍在不断变化。

增加沉浸感

ASML 除了努力推出 EUV 光刻之外，还通过 DUV 创新帮助客户取得进步。为了使他们能够遵循摩尔定律，它引入了 DUV 浸没式光刻技术。该技术涉及在最终透镜和晶圆之间添加液体介质以增加折射率，从而提高光刻分辨率以在芯片上实现更精细的特征尺寸。

当时的问题是在浸没罩内容纳和稳定液体。答案在于两相流，这是 TNO 通过其在石油和天然气行业正在进行的研发项目获得了大量知识的另一个领域。当然，开发如此小规模的两相流系统提出了新的挑战。TNO 对微流体的理解有助于使其发挥作用。更重要的是，在方程式中添加浸入式技术为 ASML 及其客户提供了更多时间来开发 EUV 光刻。

ASML和TNO继续共同开发新的浸没式光刻系统，旨在满足行业需求，实现芯片上不同层的最佳光刻工艺。与 ASML 合作研究浸入式技术近二十年后，TNO 也将这些知识应用于其他领域，例如微冷却。下一步是利用所获得的知识来冷却数据中心的芯片，以节省能源并延长芯片的使用寿命。

推动行业前进

与 TNO 一样，ASML 通过在协作网络中工作来处理任何新技术或想法，并且不害怕在此过程中交换知识。在整个 EUV 项目中，相互理解的感觉不断增强，认为所学到的知识也可以应用于光刻领域之外，从而造福于其他行业领域。通过与 ASML 的合作，TNO 不仅从技术角度，也极大地拓宽了视野。从实际意义上讲，它在系统工程和整个半导体行业方面也学到了很多东西。TNO 现在支持全球多家芯片和设备制造商，但始终牢记荷兰工业的利益，这在一定程度上要归功于 ASML 的开放态度。

TNO 在 EUV 光刻发展的最初几年中发挥了重要作用，帮助实现了这一伟大梦想。即使现在 ASML 已成长为全球市场领导者，TNO 仍继续在光学和污染控制等领域提供支持。每当需要结合声学和光学等两种技术来发现新的创新应用时，TNO 就拥有组建多学科团队来完成工作的独特能力。

ASML 和 TNO 之间的合作始于 20 世纪 90 年代末，目前还远未结束。就像他们第一次踏上这段旅程时一样强烈。ASML持续不断的创新推动着TNO不断以ASML未曾想到的创意，或尚未在业界结合的技术组合来不断给人带来惊喜。ASML 知道，如果无法在单一学科层面解决挑战，它总是可以请求 TNO 提供更加多学科的解决方案。

作为回报，TNO 通过与 ASML 的长期合作关系获得的知识和专业知识对于其帮助半导体价值链其他部分的荷兰各方向前发展的愿望至关重要。通过继续相互推动，TNO 和 ASML 可以保持其作为荷兰经济生态系统和全球半导体行业关键驱动力的地位。

发布于：上海