ラスロップ氏は、小さなものを大きく見せるために何年も顕微鏡を覗いてきました。 トランジスタを小型化する方法について頭を悩ませていたとき、彼とナルは、顕微鏡の光学系を逆さまにすれば、大きなもの (トランジスタのパターン) を小型化できるのではないかと考えました。 それを調べるために、彼らはゲルマニウム素材を、カメラ会社イーストマン・コダックから入手したフォトレジストと呼ばれる一種の化学薬品で覆った。 光はフォトレジストと反応し、フォトレジストを硬くしたり弱くしたりします。 ラスロップ氏はこの特徴を利用して、メサの形をした「マスク」を作成し、それを逆さまの光学系を備えた顕微鏡上に置きました。 マスクの穴を通過した光は、顕微鏡のレンズによって縮小され、フォトレジスト化学物質に投影されました。 光が当たると薬品が固まります。 光がマスクによって遮断された場合、マスクは洗い流され、ゲルマニウムの正確な小型メサが残る可能性があります。 小型トランジスタを製造する方法が発見されました。
ラスロップ氏はこのプロセスをフォトリソグラフィー (光による印刷) と名付け、彼とナル氏は特許を申請しました。 彼らは 1957 年の国際電子デバイス年次会議でこのテーマに関する論文を発表し、陸軍はこの発明に対して 25,000 ドルの賞金を彼に授与しました。 ラスロップはそのお金で家族に新しいステーションワゴンを買った。
冷戦の真っ只中、迫撃砲信管の市場は成長していましたが、民生用電子機器用のトランジスタを製造する企業がその変革の可能性に気づいたため、ラスロップのリソグラフィープロセスは軌道に乗りました。 リソグラフィーは、前例のない精度でトランジスタを製造しただけでなく、さらなる小型化への扉も開きました。 商業用トランジスタの開発競争をリードする 2 社、フェアチャイルド セミコンダクターとテキサス インスツルメンツは、その影響を早い段階で理解していました。 リソグラフィーは、数百万個のトランジスタを製造し、大衆市場の商品に変えるために必要なツールでした。
光で絵を描く
フェアチャイルドの共同創設者の一人であるロバート・ノイスは、二人ともマサチューセッツ工科大学で物理学の博士課程の学生だったときにラスロップと一緒に勉強していました。 二人は大学院で週末をニューハンプシャーの山々のハイキングに費やしており、卒業後も連絡を取り合っていた。 フェアチャイルドでは、ノイスはすぐにラスロップの研究室パートナーであるナルを雇用し、ベイエリアの写真店から購入した 20 ミリメートルのカメラ レンズのセットを自分のデバイスに装備して、会社のリソグラフィーの取り組みの先頭に立った。
一方、ラスロップ氏はフェアチャイルド社の競合会社であるテキサス・インスツルメンツ社に就職し、新しいステーションワゴンを運転してダラスまでやって来た。 彼が到着したのは、ちょうど新しい同僚であり生涯の友人であるジャック キルビーが、複数の電子部品が組み込まれた (または統合された) 半導体材料を作成しようとしているときでした。 これらの集積回路は、ラスロップのリソグラフィー法を使用してのみ効率的に製造できることがすぐに明らかになりました。 チップ企業がより多くのトランジスタをチップ上に詰め込むためにトランジスタの縮小に努める中、フォトリソグラフィーは小型製造に必要な精度を提供しました。
Fairchild と Texas Instruments は最初のリソグラフィー装置を社内で製造しましたが、装置の複雑さの増大によりすぐに新規参入者が集まりました。 トランジスタのスケールがセンチメートルからミリメートル、ミクロンへと縮小するにつれて、精密光学部品の重要性が増しました。 パーキンエルマーは、爆撃照準器から偵察衛星に至るまで、米軍向けの特殊な光学機器を製造するコネチカット州に本拠を置く企業でした。 1960 年代後半、同社はこの専門知識がリソグラフィーにも利用できることに気づきました。 同社は、マスクのパターンをほぼ完璧な精度で位置合わせしながらシリコンウェーハ上に投影できるスキャナを開発しました。 次に、スキャナーがコピー機のように光をウエハー上に移動させ、光の線でウエハーを描きます。 このツールは、1 メートルの 100 万分の 1 ミクロンほどの小さなトランジスタを製造できることが証明されました。
テッド・ストレシンスキー/ゲッティイメージズ
しかし、チップの機能がさらに小さくなったため、このアプローチは実用的ではありませんでした。 1970 年代後半までに、スキャナーはステッパーに置き換えられ始めました。ステッパーは、ウェーハ上で光を個別のステップで移動させる機械です。 ステッパーの課題は、各フラッシュがチップと完全に位置合わせされるように、ミクロンスケールの精度で光を移動させることでした。 ボストンに本拠を置き、偵察用気球を開発したGCA社は、テキサス・インスツルメンツの重役モリス・チャン氏（後に現在は世界最大のチップメーカーであるTSMC社の創設者）のアドバイスを受けて最初のステッパーツールを考案したと伝えられている。
ニューイングランドのリソグラフィー専門会社はすぐに激しい競争に直面しました。 1980年代、日本のチップメーカーがメモリチップの生産で大きな市場シェアを獲得し始めると、リソグラフィーツールの国産メーカーであるニコンとキヤノンから製品を購入し始めた。 同じ頃、オランダのチップメーカーであるフィリップスは、リソグラフィーツールを製造する独自の部門を独立させ、新会社を ASML と名付けました。