昨天我发了一篇《》,被大家怼得厉害!
我解释一下!
第一,为什么我指名道姓说“文科生”?首先,我在网上看到大部分发清华光刻厂的是财经类大V,然后是一堆跟着起哄的历史文化类的自媒体。
没有截大V的,对不起这位小哥了
第二,这些人提到“大力出奇迹”,在光学和量子角度这是一个完全错误的概念。下图是流行的通俗的中国光刻机方案的黑白解释。
可以说,这两个都是错的!
我们结合这一个看似正确的但也有问题的解释,来分析上面说法为什么是错的。
网上某一建工程师貌似正确的错误原理图
光刻机的原理和我们小时候刻蜡纸印试卷的原理是很相似的。
光刻机刻晶圆的过程是:用光照射掩膜,光线透过掩膜镂空的部位,经过透镜组在涂有光刻胶的晶圆上形成一个缩小的像,被光照的光刻胶发生化学变化(有两种感光方式,一种是被光照变得可以洗去,一种是光照后变性不能洗去),然后洗去晶圆上可以洗掉的光刻胶,再用离子蚀刻晶圆,从而得到一层电路的基底,再对挖过坑的晶圆镀金属(一般为铜),再打磨到设计好的位置,这样就形成了一层电路。
因此,光刻机大致有三大关键系统:光源、镜头组、控制系统。
目前ASML用的光源是来自美国的,主要的性能是功率大、波长一致好、稳定。
上述一建工程师的原理为什么有错,那是因为,经过透镜组,1)光的波长不会发生变化,2)即使用不同的曲光度,所得到只是成像的大小,解释成精确是有问题的。
再说上面篮球和大炮的解释,那就更不对了。
光刻机的精度有一个叫瑞利准则的计算公式:R= k1* λ/NA,λ代表光源波长,NA代表物镜的数值孔径,k1代表与光刻工艺因子(包括环境因素,如温湿度等)。而NA=n*sinα (n为投影物镜系统像方介质的折射率,α为投影物镜像方半孔径角)孔径角又称“镜口角”,是透镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。因为空气的折射率为1,而水或液体的折射率大于1,所以浸式光刻机是可以提高分辨率的。
说白了,光刻机的精度和光源波长、镜头组、介质有关,和光源强度没关系。所以,根本不可能存在什么“大力出奇迹”的可能性。光源波长一定的情况下,其分辨率已经是固定的。
只是光的波长越短,光的能量是越大的,所以光源发射功率要更大。
第三、光不可能像筛小球一样把不同波长的光滤出来光具有波粒二像性,光子有大小,但所有波长的光子都是一样大的,我想是不可能通过筛选的方法的分出来的。所以,用下面的图来解释那肯定是错的。
不同波长的光以前是用棱镜来分解的,但是到了EUV级别的极短波长的光,被透镜吸收率是非常高的,这也是为什么EUV光刻机的光学系统要改用反射镜的原因了。
当然,分解光的办法还是有很多,比如光栅等等,但肯定不是网上说的筛小球的描述!
第四,我国光刻机的瓶颈应该是整体一致性和稳定性坊间传言上海微28nm DUV光刻机已经研制出来了,但为什么一直不能实用?
我个人分析,我国在光源的一致性上还有一定的差距。更重要的是光学系统不是知道原理就能做出来的,我在很久之前写过一篇文章专门说德国的镜头。确实是对方给我们图纸,也不一定能做到性能媲美德日的镜头组来,那是要用时间来沉淀的。(可以参考一下本人的历史文章《》)
这是ASML的DUV镜头组
如果清华SSMB光源厂能够实用,顶多我们解决了光源问题,而光源之后的部分,还得用光学系统等怼到光源后才能形成完整的光刻系统。后面部分如果没问题的话,我们的光刻机肯定是成熟的了,有没有清华SSMB光源厂又何影响?
综上所述,清华“光刻厂”这个说法在没有得到官方的确认之前,瞎说是很大可能的。
它只是一个SSMB的试验场地!
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