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  • 1 # 旅途中的趣事兒

    光刻機(Mask Aligner) 又名:掩模對準曝光機,曝光系統,光刻系統等。常用的光刻機是掩膜對準光刻,所以叫 Mask Alignment System.

    一般的光刻工藝要經歷矽片表面清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。

    Photolithography(光刻) 意思是用光來製作一個圖形(工藝);

    在矽片表面勻膠,然後將掩模版上的圖形轉移光刻膠上的過程將器件或電路結構臨時“複製”到矽片上的過程。

  • 2 # 航小北的日常科普

    這個問題我可以回答一下。

    首先我們來看一個最簡單的電路,就是下面這張圖,裡面是一個電池、一個開關、一個燈泡,用電線連起來之後就是一個簡單電路。對於一個哪怕沒有上過物理課的人,只要給他材料,簡單教他一下,他就可以搭建出來這個電路。

    上面這個是最簡單的電路,那麼我們現在使用的晶片中的電路跟上面這個最簡單的電路有什麼本質的不同嗎?實際上沒有。當我們透過放大鏡一點一點放大晶片中的電路的時候就會發現【如下圖所示】,這些電路跟上面的這個電路沒有什麼本質的區別。

    但是難就難在:簡單的電路我們透過自己的兩隻手搭起來就行了,但是晶片中的電路很細(只有幾奈米、十幾個奈米寬)、數量很多(幾十億條),有些還是在不同平面內的3D結構——如果還是用手來搭建的話,那麼不知道要花幾百幾千年才能夠造出來一塊晶片。

    但是,我們可以用電腦畫出來電路圖——因為電路中的很多結構都是重複出現的【如下圖所示,可以看到電路中其實有很多是重複的結構】,如果透過電腦控制的話,這些相同的電路結構只要複製貼上就行了,然後讓這些電路自己“長出來”就行了。

    為了達到這個目的,我們就要提到兩種物質,金屬和光刻膠。這兩種物質有一點特性是相反的:光刻膠是一種膠狀物質,可以被光線侵蝕掉,但是化學物質沒有辦法侵蝕;金屬是沒法用光線侵蝕,但是化學物質卻可以腐蝕掉它。

    所以說,這兩種物質還有他們的奇特性質讓科學家找到了靈感:我在金屬表面放上覆蓋上一層光刻膠,然後透過一定形狀的光線去照射,那些被光線照射到的光刻膠就消失了,然後再用化學物質腐蝕,那麼電路的形狀不就自動出來了嗎?

    以上的道理,就是製造晶片的基本原理【如下面的動圖所示】。

    而光刻機的作用,顧名思義,就是“用光來雕刻的機器”。是用來實現上面說到的“光線侵蝕光刻膠”的目的的。

    所以說,光刻機就是把很大的電路圖,透過透鏡縮小到晶片那麼大,然後用光線侵蝕掉光刻膠,達到自動形成電路的目的【如下圖所示】。

    光刻機是非常複雜的機械,目前最厲害的光刻機生產商就是荷蘭的ASML,他們現在已經能夠生產刻出5nm線路的光刻機了——這些機器的價格可以達到可怕的一億美元一臺,甚至於你出的起這個錢人家還不一定有這個貨。

    下面這張圖就是ASML光刻機中使用的著名光學儀器生產商蔡司生產的透鏡,從這個透鏡的複雜程度上我們就可以看出來光刻機是一種多麼精密的儀器了。

    那麼中國自己的光刻機是什麼水平呢?

    非常遺憾的是,中國的光刻機水平落後世界很多,目前能夠量產的光刻機只能夠光刻90nm的大規模積體電路,跟最先進的裝置差距可以說是極大的。也許試驗室裡有更高製程的光刻機技術,但是在量產、投入生產之前還只是鏡花水月。

    所以說,目前我們距離世界先進的光刻機制造水平還有相當的距離,需要努力追趕。

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