ASML的光刻机
1946年，美国造出了打算机“埃尼阿克”，这台笨重的打算机内有1.8万个真空管“开关”，打开真空管为1，关闭的编号为0，但每2天就会有一个真空管坏掉，导致打算机停滞运行，工人就要从1.8万个真空管中找到坏掉的那个，于是科学家们开始找小而快的“开关”，后来创造硅或锗等半导体施加电场的情形下能像“阀门”一样事情，于是晶体管这种“开关”代替了真空管。杰克·基尔比把多个晶体管放到同一块硅板上就形成“集成电路”，这便是早期的芯片，后来芯片小型化就成了人们研究的问题，于是就涌现了光刻机。
打算机“埃尼阿克”
为了提高芯片的打算能力，工程师把越来越多的晶体管封装到晶圆上，并且体积也越来越小。阿波罗11号的登月舱打算机的微芯片内只有1000个晶体管，这样的简陋的芯片都能登月。本日你的手机芯片内乃至有570 亿个晶体管。这便是科技的力量，这和光刻机的功劳是分不开的。
阿波罗11号的登月舱打算机
光刻机分为很多种比如打仗式光刻机、直写式光刻机、投影式光刻机、干法光刻机、浸润式光刻机等。如果以光源波长划分，可以分为UV（紫外线）、DUV（深紫外线）、EUV（极紫外线），7纳米及以下的前辈芯片制程工艺只能通过EUV来实现。而只有荷兰的阿斯麦ASML才能生产EUV光刻机。
光刻机
顾名思义光刻机便是用光把电路印刷到涂在硅晶圆上的感光层上，形成可以蚀刻到晶圆上的浮雕图案，这个过程要重复好多次，创建芯片繁芜晶体管和布线设计。ASML生产的光刻机须要3架大型喷气式飞性能力运输完100,000 个零件。这台弘大的机器每天能以纳米精度打印数百个晶圆。这所有的零件中，德国蔡司生产的光学器件非常主要，这也是为什么光刻机名字中有光的缘故原由。
光刻机很大
1970年造的芯片上只有1000个晶体管，如今指尖大的芯片上就有570亿个晶体管元件，内部微芯片的构造比头发细5000倍，这些眇小的晶体管便是13.5纳米很短波长的光产生。用的便是德国蔡司EUV光刻光学器件。EUV 代表“极紫外”光，人眼看到的可见光波长在400-800纳米之间，而紫外线的范围恰好从400纳米以下开始的。目前成熟的“深紫外光”(DUV) 的光刻工艺的事情波长为193纳米，这样得40纳米尺寸的构造成为可能。EUV光刻利用波长为13.5纳米的光，这比传统光刻系统中利用的光的波是非得多，让人类可以生产7纳米乃至3纳米的芯片。
晶圆
极紫外光（EUV）很难处理，由于这种光很薄弱，很随意马虎被任何物质接管，就算一丁点空气也会对其传播构成巨大的障碍，以是全体光刻过程要高真空中进行。由于EUV 会被任何材料强烈接管，因此不能利用折射镜片，而是利用反射镜片。就算是多层布拉格反射器也能接管大约30%的EUV光。虽然听起来不多，但EUV光束须要由十几个这样的镜子来整形，这样来回反射后EUV光束照射到晶圆上时，已经衰减了99%，这样吸收到的功率太低，则须要更长的曝光韶光，将严重限定吞吐量。
EUV极紫外光
为了能生产EUV极紫外光，须要快通公司生产的强大激光器，要用高功率CO2激光器，须要有30千瓦的功率，这个功率是切割钢材传统工业激光器的2倍，但激光本身不能产生极紫外光。就须要一种非常分外的方法，首先把熔化的锡形成眇小的液滴，每一滴的直径只有30微米，每一秒就会有50000个锡滴被喷射到真空室中，当锡滴到达镜子的焦点时，强大的二氧化碳激光脉冲就会准确的击中液滴，将其变成超热等离子体，由于温度瞬间升高，液滴就会膨胀。这还没有结束，尾随主脉冲激光以全功率撞击锡蒸汽，此时被点燃锡等离子体发出 EUV极紫外光辐射。此时的离子体温度已经高达220000摄氏度，这比太阳均匀表面温度还要高40倍。
激光照射锡滴
锡离子快速冷却并与电子重新结合，发射EUV光子，由于EUV光是从一个眇小的点发出的，这种设计能减少了介质对EUV光子的接管。由于光学系统效率低下接管了99%的输出，所需的EUV功率输出并不是很大。虽然金属离子在产 EUV光方面表现很好，但也带来了一些掩护问题。由于锡等离子体是在真空中产生的，因此它为真空镀膜创造了良好的环境，导致锡原子快速沉积到高度抛光的镜子上，随着韶光的推移，其反射率降落。以是镜子要定期改换和清洁费时又费钱。为了避免离子沉积，放置两个超导线圈以产生强大的磁场，将金属离子重定向到离子陷阱内，由于带电粒子沿着磁场线移动的。
由于紫外线会被包括空气在内的所有材料接管，蔡司为EUV光刻机创建了光学系统要在真空室中运行，是由曲面镜组成，就算一些眇小的不规则性也会导致成像缺点，以是制造的布拉格反射镜是天下上非常准确的多层镀膜反射镜，如果将这样一壁镜子放大到德国的大小，上面的突出的部分也只有0.1毫米高。结果不言而喻，如果这些EUV反射镜之一能够改变激光束的方向并将其瞄准月球，那么它就能击中月球表面的乒乓球。除了如此高精度之外，EUV 反射镜还须要很高的质量和反射率，蔡司已拥有2000多项专利来确保这项技能。
这些科技让你手中的手机比50年前NASA用来载人来回月球的所有打算机都更强大。当时戈登·摩尔提出了以他的名字命名的定律：打算机芯片上的晶体管数量每2年就会增加1倍。在登月翱翔时1个芯片均匀只有1000个晶体管，本日这一数字已超过570亿。个中一项关键技能是光学光刻技能，通过这个过程，光掩模的构造通过光成像到硅晶片的光敏层上，就像幻灯片投影仪一样。光的波长越短，晶圆上的图案就越风雅，随后用于制造微芯片。这增加了同一面积上的晶体管数量以及可能的打算能力。
摩尔定律
这也是为什么EUV极紫外光能制造3纳米芯片的缘故原由，这一技能飞跃是芯片制造史上非常大的技能飞跃，延续了摩尔定律。目前环球80%的微芯片均采取蔡司光学器件生产。2018年，半导体行业环球发卖额4460亿美元，到2030年，这些发卖额将增加1倍以上，达到1万亿美元。德国蔡司生产用于 DUV（深紫外）和 EUV（极紫外）光的光学器件已经被实用，并已开始研发下一代 EUV“高数值孔径”。数值孔径将使得乃至更小的半导体构造，丈量值低于 7纳米成为可能，在曝光过程中，蔡司的高精度光掩模将芯片构造以大幅缩小的尺寸转移到晶圆上，生产出3纳米的芯片。
EUV
目前芯片已经迭代到3纳米，台积电和英特尔等开始研发2纳米、1.8纳米和1.4纳米工艺。这种前辈的制造工艺，只有荷兰的ASML可以供应，而里面的光学镜头只有德国的蔡司能够供应。实在3纳米是被各个芯片制造商用作营销术语，不同制造商对定义3纳米节点的数字没有达成全行业同等，也便是让普通吃瓜群众看的。如果没有EUV，7纳米将是一个昂贵的节点，不仅在制造、晶圆本钱和掩模本钱方面，而且在设计本钱和开拓韶光方面也是如此。当用到EUV 时，可能会进行一些非常严格的切割，例如鳍片切割、栅极切割等，它可能会用于孔，例如触点或通孔，但是效果是显而易见的。
目前虽然能用DUV生产7nm产品，但存在产能和良率的缺陷，本钱远高于利用EUV生产。佳能的NIL技能，在适用性上远不如EUV。光电芯片和量子芯片也远未到技能成熟阶段，而且运用的领域也极为狭窄，比如手机电脑就根本用不上，在所有新技能上叠加利用EUV工艺，完备可以使产品更上一层楼。实在EUV在现实天下里的脱销就已经解释了统统。
