是的,現在還在組裝的的光刻機那是接觸式光刻。
什麼叫接觸式呢?
你們如果想聽的話,那我就可以水十多章了……
啥?不想聽?
不行,你們還是聽聽吧,讓我‘水’個兩毛錢的。我還得去改前面的標紅呢……
簡單來說,接觸式光刻就像你洗照片一樣,光掩模版需要首接、緊密地接觸塗有光刻膠的矽片表面。除了刻光掩模版,對準是最大難點,全靠技術員在顯微鏡下手工微調,一點點挪動掩模和矽片的位置,精度和效率都極低,還容易損傷昂貴的掩模。
想象一下,你要在一張特別特別小的郵票上,用最細的筆,畫一幅極其複雜的電路圖。這郵票小到什麼程度?跟你小指甲蓋差不多!而且這‘筆’還不是普通的筆,是光!
接觸式光刻,乾的就是這個活!
怎麼幹呢?
首先,你得有個‘模子’,專業點叫光掩模版(Mask)。這模子就像一塊透明的玻璃底片,上面用極其精密的工藝,比如手工繪圖加照相蝕刻,刻好了放大很多倍的電路圖案。
然後,你有一片處理好的‘小郵票’——就是塗了光刻膠的矽片(Wafer)。光刻膠這東西很神奇,被特定波長的光(比如紫外光)照到的地方,化學性質會變,可以被特定的藥水洗掉。
關鍵步驟來了!
你得把這個刻著大圖案的玻璃模子,嚴絲合縫、一點縫隙都沒有地,首接摁在那片塗了光刻膠的矽片上!就像蓋章一樣!
然後,開啟光源就是前面蘭英博士說的高壓汞燈,讓光透過玻璃模子上透明的部分,照到下面的光刻膠上。被光照到的地方,光刻膠就‘變軟’了。沒被光照到的地方(被模子上不透明的鉻層擋住了),就保持原樣。
最後,用藥水一洗,被光照過、‘變軟’的光刻膠就被洗掉了,露出了下面的矽。沒被光照的地方,光刻膠還留著,像一層保護膜。
這樣,玻璃模子上的電路圖案,就精確地‘印’到矽片上了!後面再經過刻蝕、離子注入等步驟,就能做出電晶體和電路。
聽起來好像挺簡單?
呸!
最大的難點就在這個‘摁’字上!
想想看,要把兩塊比紙還薄、比鏡子還平的玻璃和矽片,完全貼合在一起,中間不能有一丁點縫隙!這縫隙要是比頭髮絲還粗(幾微米),那印出來的圖案就糊了!重影了!電路就廢了!
所以,這個‘摁’的動作,或者說對準和貼合的過程,是整個接觸式光刻裡最難、最精細、最要命的環節!
嗯,是的,你看我用這麼多形容詞來重點標註,就知道接觸式光刻有多磨人了……
誒,還沒完……更糟心的是,矽片和玻璃模子還會熱脹冷縮!溫度稍微變一點,它們的大小就跟著變一點點!
這一點點,對微米級的精度來說,就是天差地別!可能剛才還對得準準的,溫度一變,又歪了!
現在你明白了吧?!為什麼翁師傅那雙‘鬼手’這麼重要!這麼金貴!
他簡首就是為這活兒量身定做的!
吼吼吼!
這就叫老匠人與新工藝之間的碰撞!
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