硅基光刻机巅峰之末

一、前言    随着华为华为Mate 60 Pro的出现，预示着中国芯片大规模制造工艺已经达到国际先进水平，虽然还有所差异，但是不在为集体产业被卡脖子而担心。但是，我觉得依然不够，其实从2016前后我就在了解芯片制造的工艺原理，尤其是光刻机的工作过程。虽然有了这次突破，我一直在思考一个问题。能不能颠覆式的改变现有的芯片光刻工艺，在现有芯片生产工艺基础上提高数倍效率的同时，保持高精度。   我们知道目前用的最先尺寸的光源是紫外线，但是因为其波长的问题，要想让其精度达到现有的几纳米，那就必须在光源所过之处安装数量众多的镜片对光源进行压缩，综合下来，整个光源部分的重量接近一吨。而光刻机需要长时间的运行，这就导致要想长时间维持其稳定性非常困难。    所以，我就一直在思考，能不能想个办法对光源及光刻部分的结构进行简化，而后因为光源部分被简化，我们可以将光刻机设计成数控车床那样，一个光刻机设计安装多个光源和光刀，这样一台光刻机可以同时在多块光源上面进行光刻，同时我们也可以将光刻机的光刀设计成加工中兴哪种多轴可以进行360度工作的，多轴多角度关刀，你比如当一个晶圆的两面陡涂抹上光刻胶以后，拥有多轴多角度的光刻机可以同时在晶圆的两面进行光刻。    除了上述，还有更加疯狂的想法。那就是用数字光刻机代替现有的掩膜光刻机，就是像数码相机代替以前的胶卷相机。     虽然一直在思考，但是就是卡在哪里。没想到今天突然灵光乍现，有了解决方案。 二、数码光刻机     所谓的数码光刻机就是显示器原理的反向利用，就是用显示器和光源投影的结合代替现有的掩膜投影，就是控制显示屏显示想要的图案，让后用光源照射穿过显示屏后进行光刻。刚开始我选择液晶屏，但是通过查阅相关资料，通过对像素尺寸的换算，目前像素最高的液晶显示屏换算成尺寸也只达到微米级别，与现有的光刻尺寸相差十万八千里，所以放弃了，让后被卡在这。不光因为灵光乍现，依然相到了办法。    那就是借助纳米机器人，已知的最小尺寸的纳米机器人直径70纳米，长度400纳米。所以，我们可以利用纳米机器人实现我设想的数码光刻机，首先将纳米机器人排列起来制造一个叫做纳米显示屏的玩意，当然这玩意可以代替现有的液晶显示屏。但是这个纳米显示屏和现有的显示屏有很大的区别，基于光刻的需要，纳米显示屏具有双向透光性和双向不透光性，如果需要显示屏的某个区域透光，那这个区域的纳米机器人进行改变为透光状态，如果不想某个区别透光，那这个区域的纳米机器人就关闭透光性的同时，其还有吸收光线的功能，这些光线会被纳米机器人吸收后作为其补充能量。    当纳米显示屏研发成功以后，我们就可以用来代替掩膜，但是因为纳米机器人的尺寸相对于需要光刻的精度依然相差太远，这个时候我们就需要研发阵列式的纳米光源，其原理和纳米显示屏差不多，只不过排列构成的纳米机器人会发射光源，因为是从纳米角度发射光源，让后纳米机器人在发射光的时候还可以进行压缩。如果还不够，还可以利用最新发明的光收缩技术对光源进行压缩（ 加州大学圣地亚哥分校的电气工程师开发了一种技术，可以提高普通光学显微镜的分辨率，使其可用于直接观察活细胞中更精细的结构和细节。有了它，传统的光学显微镜可用于以高达 40 纳米的分辨率对活的亚细胞结构进行成像。 该技术还能够以超高轴向分辨率（约2纳米）成像 ）。    因为数码光刻机利用的是纳米技术，所以，可以对光刻尺寸大小进行任意微调，这样可以光刻出更加复杂的电路图形。 三、多轴多角度光刻机    有了数码光刻机技术的实现，光源部分结构被大大简化，这样我们可以向数控加工中心那样，一台光刻机安装多个光刀，每个光刀的角度可以不一样，而且因为光源是纳米级别，所以可以长时间保持高精度的稳定性，就是说光刻的误差不超过纳米级别。感觉更加灵敏。 四、真空光刻    我个人认为真空环境能够保持光刻精度的稳定性，因为真空中会隔绝一些地球环境的影响，一个例子就是液体的流动性会降低，所以，我们可以将晶圆垂直竖直起来，当我们在其两面涂抹光刻胶的时候，应该可以垂直落下，不过这个只是猜想，具体请验证。 五、感光光刻胶     其实这个设想是在被卡住之前费劲想出来的，现在有了数码光刻机应该没必要。但是我觉得还是把他写出来吧。    其实光刻胶就是一种对光比较敏感的感光材料，光的照射使其内部结构发生改变，这种改变尤其特定物理理论作为支撑。对此，我甚至设想过，能不能研发一种超级敏感的光刻材料？被特定的光照射以后，被照射的部分因为发生收缩变得相对坚硬（这个和现有的光刻胶是反向的），当然收缩以后留有缝隙，让后放入特定的环境进行电离（这个特定的环境充满金属元素组成的气体），当电离发生之后，那些金属元素会通过缝隙渗透到光刻好的芯片线路或者二极管里面，这个有点像现在芯片制造的参杂。    除了前述，还有一种方法，那就是光刻胶里面本身就含有要参杂的物质，在光刻的过程中或者光刻以后，通过不同的方式进行激活让其光刻胶里面含有参杂物质转产形态完成参杂，当然因为参杂需要多种，所以对于不同的参杂物质采用不同的激活方式，例如有的采用浸泡，有的采用电离。 ​五、结束    设想到此为止，不过有些话不得不说。因为世界这么大，什么人都有。还是那句话，每个人想法不同，你可以不认同，但是我不想和你针对。也许最大的问题，就是没有说清楚具体的理论依据。我个人觉得没有必要，因为从事这个领域的人才众多，有的已经在这个行业干了最少十几年。所以，在理论方面是非常扎实，我认为在这些人面前说理论就是班门弄斧，所以他们最需要的不是理论，而是一些可以给他提供灵感设想或者想法。