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是的,现在还在组装的的光刻机那是接触式光刻。
什么叫接触式呢?
你们如果想听的话,那我就可以水十多章了……
啥?不想听?
不行,你们还是听听吧,让我‘水’个两毛钱的。我还得去改前面的标红呢……
简单来说,接触式光刻就像你洗照片一样,光掩模版需要直接、紧密地接触涂有光刻胶的硅片表面。除了刻光掩模版,对准是最大难点,全靠技术员在显微镜下手工微调,一点点挪动掩模和硅片的位置,精度和效率都极低,还容易损伤昂贵的掩模。
想象一下,你要在一张特别特别小的邮票上,用最细的笔,画一幅极其复杂的电路图。这邮票小到什么程度?跟你小指甲盖差不多!而且这‘笔’还不是普通的笔,是光!
接触式光刻,干的就是这个活!
怎么干呢?
首先,你得有个‘模子’,专业点叫光掩模版(mask)。这模子就像一块透明的玻璃底片,上面用极其精密的工艺,比如手工绘图加照相蚀刻,刻好了放大很多倍的电路图案。
然后,你有一片处理好的‘小邮票’——就是涂了光刻胶的硅片(wafer)。光刻胶这东西很神奇,被特定波长的光(比如紫外光)照到的地方,化学性质会变,可以被特定的药水洗掉。
关键步骤来了!
你得把这个刻着大图案的玻璃模子,严丝合缝、一点缝隙都没有地,直接摁在那片涂了光刻胶的硅片上!就像盖章一样!
然后,打开光源就是前面兰英博士说的高压汞灯,让光透过玻璃模子上透明的部分,照到下面的光刻胶上。被光照到的地方,光刻胶就‘变软’了。没被光照到的地方(被模子上不透明的铬层挡住了),就保持原样。
最后,用药水一洗,被光照过、‘变软’的光刻胶就被洗掉了,露出了下面的硅。没被光照的地方,光刻胶还留着,像一层保护膜。
这样,玻璃模子上的电路图案,就精确地‘印’到硅片上了!后面再经过刻蚀、离子注入等步骤,就能做出晶体管和电路。
听起来好像挺简单?
呸!
最大的难点就在这个‘摁’字上!
想想看,要把两块比纸还薄、比镜子还平的玻璃和硅片,完全贴合在一起,中间不能有一丁点缝隙!这缝隙要是比头发丝还粗(几微米),那印出来的图案就糊了!重影了!电路就废了!
所以,这个‘摁’的动作,或者说对准和贴合的过程,是整个接触式光刻里最难、最精细、最要命的环节!
嗯,是的,你看我用这么多形容词来重点标注,就知道接触式光刻有多磨人了……
诶,还没完……更糟心的是,硅片和玻璃模子还会热胀冷缩!温度稍微变一点,它们的大小就跟着变一点点!
这一点点,对微米级的精度来说,就是天差地别!可能刚才还对得准准的,温度一变,又歪了!
现在你明白了吧?!为什么翁师傅那双‘鬼手’这么重要!这么金贵!
他简直就是为这活儿量身定做的!
吼吼吼!
这就叫老匠人与新工艺之间的碰撞!
什么叫我们的文明源远流长?这就是!
想想翁师傅的手艺!他能在坚硬的合金钢上,用手工磨出ra0.1μm的镜面光洁度!他能用自制的古怪刀头,在米粒大小的齿轮上雕出分毫不差的齿形!
他的手稳到什么程度?稳到能在头发丝上刻字!
稳到能感知金属最细微的‘脾气’!
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