光刻机到底难点在哪里

光刻机是什么
是制造芯片的机器
而芯片是整个手机的心脏
那光刻机的原理是什么
冲洗照片
但不一样的是
洗照片是把小的底片放大
但光刻机是把大的底片缩小
就是把电路图缩印到晶圆“相纸”上
为什么原理上并不难的机器
门槛如此之高呢
问题出在了精度
量变产生质变
几个例子 给你一个电路图
如果要画到A4纸上
很简单
如果要画到一张邮票上
就困难一些
如果要画到一粒沙上
就更困难了
但如果把这个沙子放到一个赛车的挡风玻璃上
让你开另外一辆赛车
一边追一边画
还不能出错
就几乎不可能
虽然他们都叫一个名字
画电路图
所以光刻机也分低端和高端
10纳米以下就是高端
你可以理解为笔的粗细
笔越细越高端
同样一粒沙子
笔越细 画的东西就越多
目前最高工艺是5纳米
也就是仅仅50个原子的宽度
在这种极端精度下
很多原本可以忽略不计的细节
全部都变成了障碍
比如说震动这种精度下任何震动
都极度地敏感比如说关个门
结果可能都是灾难性的
所以必须要搭配一个
极端精密的减震系统
在比如光源
它是画图用的
它必须频率稳定
能量均匀
平行度高
就像那个笔
它不能一会粗一会细
一会没水了
一会跑歪了
任何曝光不准都会
严重影响成像
所以它需要光束矫正器
能量控制器等一系列辅助设备
在比如掩膜版 就是底片
在掩膜台上运动控制精度
必须纳米级别
稍有偏差
成像就会有问题
在比如反光镜
它是引导光线的精度以皮米计算
也就是万亿分之一米
如果反光镜的面积有整个德国那么大
那么最高凸起不能超过1厘米
在比如透镜
它是把电路图按比例缩小的
如此庞大的体积
让光线穿过层层叠叠的镜片多次折射不出偏差
最终达到纳米级别光刻精度
所以镜片的纯度打磨难度和组装难度可想而知
而在生产的过程当中
人类又成了最大的污染源
普通人每天要代谢
10亿个皮肤微粒
所以无尘车间的要求同样极高
在如此高难度之下
没有任何一家公司可以
独立完成所有的环节
即使高端光刻机领域绝对领先的ASML
核心优势也是在
设计和组装校准
10多万个零件绝大部分都是外包
比如光源采用美国的Cymer
透镜是德国的蔡司
一个看似简单的原理
在超高精度的制约下
需要结合光学 材料 控制 电子 机械 化学等最顶尖的技术
才能最终完成这一人类历史上几乎最精密的机械

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