为什么我们需要有自己的光刻机？

@史老柒：

有人说 ，老柒你一个化学狗，你懂个锤子的光刻机！

嘿，这话说得我就不爱听了，我们化学狗怎么就不懂光刻机了？

我问你，芯片的本质是个啥？

半导体啊！

研究半导体的学科要么和物理有关，要么和化学有关的。

光刻机里其实是有很多和化学有关的技术的。

比如光刻胶的化学特性与反应、显影与刻蚀的化学过程、抗反射涂层与清洗试剂这三个主要技术，就来自我们化学。

光刻胶是光刻机工作的核心材料之一，根据感光机理可分为正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶在曝光区发生化学反应，变得可溶于特定的溶剂；负性光刻胶则相反，曝光后发生交联反应，变得难以溶解。光刻胶中包含光敏剂（如重氮萘醌）、溶剂（如丙酮）和聚合物基质（如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）等化学成分。

在曝光过程中，光刻胶中的感光剂吸收特定波长的光子后，激发到激发态，并引发一系列的化学连锁反应，最终导致光刻胶的性质发生变化。这种化学反应是光刻过程中图形转移的基础。

显影液用于将曝光后的光刻胶图案显现出来。正性光刻胶常用碱性显影液（如四甲基氢氧化铵TMAH溶液），负性光刻胶则多用有机溶剂（如二甲苯）。显影过程中，显影液的组成、温度、时间和搅拌等条件都会影响光刻图案的质量。

刻蚀剂用于将光刻胶图案转移到晶圆表面的材料层。刻蚀剂分为干法刻蚀剂和湿法刻蚀剂，干法刻蚀剂多为气体（如氟化氢、氯气），在等离子体状态下与晶圆表面材料反应；湿法刻蚀剂则利用化学溶液溶解不需要的材料。

抗反射涂层涂覆在光刻胶下方，用于减少晶圆表面的光反射，提高光刻图案的对比度。涂层材料多为有机聚合物或无机化合物（如钛的氧化物），其化学成分和厚度对反射率有显著影响。

清洗试剂用于在光刻各步骤之间清洁晶圆表面，去除杂质和残留物质。常用的清洗试剂有硫酸与过氧化氢的混合液（SPM）、氢氟酸与过氧化氢的混合液（HPM）等，其化学成分和浓度对清洗效果至关重要。

除了这三个主要的技术之外，还有其他不那么重要的技术，比如稀释剂用于调节光刻胶的浓度，使其适合涂布工艺；剥离剂则用于去除光刻完成后的残留光刻胶。这些化学试剂的选用和配比对光刻过程的质量和效率有重要影响。

光刻胶去除剂用于去除顽固的光刻胶残留；表面处理剂则用于改善晶圆表面与光刻胶的附着力。这些化学试剂的应用提高了光刻过程的可靠性和稳定性。

所以我也不是吹，现代尖端工业机械加工制造设备里，能完全一点都找不到化学相关技能点的，是不可能有的。

虽然很多设备的最重要技术并不是化学相关技术，但化学真的是在整个工业制造业体系中不可或缺，无处不在的技术之一。

昨天我写了光刻机里面有哪些化学的技术，有两位我非常佩服的科研工作者居然转评了，好开心。

而且还有一条评论说的有点扎心：【说实话，光刻胶的难度在于：很有可能我们搞定了国产EUV光刻机，还搞不定配套光刻胶。】

看到这句话，我突然想到了之前在水哥那里看到的一个大篇，讲绿孔雀栖息地和大熊猫栖息地的重要性的。

大概意思是说，大熊猫栖息地并不是只保护了大熊猫一种动物，而是以大熊猫为核心物种，形成了一个生态保护伞。

大熊猫就是这把伞，在这把保护伞之下，几百上千种的动植物都受到了保护。

这对于恢复生态是非常重要的。

所以要设立各种动物的保护区，不是说只保护这一种动物，而是以这一种动物为核心物种保护了千千万万个动物植物以及它们生活的自然环境生态。

为什么我们需要有自己的光刻机？

在这里我举个例子，大家就明白了：在“两弹一星”工程圆满完成的过程中，我国科研工作者攻破了几千个重大的技术难关，制造了几十万台件设备、仪器、仪表，在多个科研技术理论领域和应用领域取得了关键性突破，其中很多技术最后转为民用，整体将我国工业制造业水平和科研综合实力带上了一个新台阶，甚至现在的“嫦娥”探月到“长五”飞天，从“蛟龙”入海到航母入列，从北斗组网到5G商用，都可以说是两弹一星工程的延伸和衍生。

两弹一星就是那把伞，在两弹一星取得成功的过程中，我们会攻克数不清的技术难关，学习并掌握数不清的科学技术领域，是能够最终实现全面整体的科学理论与技术提高的。

这是造福于全国人民的工业制造业和科学技术领域的全面提高，红利每一个人都能够享受到。

其实光刻机也是这样的一把伞，在光刻机国产化研制的过程中，我们一样要面对：纳米级精度的镜片、光源与定位组件；解决精密机械的设备稳定性，控制系统实现毫秒级响应，二者共同保障光刻精度；包括光刻胶、涂胶显影设备、激光器、掩膜版等关键材料与核心组件。

EUV光刻胶需满足高灵敏度、低线宽粗糙度（LER）、强抗蚀刻性等要求。当前主流EUV光刻胶依赖化学放大机制或金属敏化团簇，但存在结构复杂、组分分布不均、随机缺陷等问题。

高端半导体掩模版被美国和日韩厂商垄断，需突破低热膨胀材料、相位掩模技术等。

光刻工艺需使用高纯度气体（如去离子水、氢氟酸、氯气）和特殊材料，对纯度、稳定性要求极高。

EUV光源需将20kW激光聚焦至20微米锡滴，能量转换效率仅0.02%，需配套真空环境与特殊反射镜（反射率65%）。

现代光刻机光学系统由超40块高精度透镜/反射镜组成，需实现数值孔径（NA）突破、畸变控制、焦深扩展等。

工件台需采用磁悬浮技术（加速度3g，速度3m/s），实现晶圆在50nm级精度下的快速步进；掩模台需气浮导轨与直线电机驱动，定位精度0.5nm。

以上只是光刻机技术难点的九牛之一毛，换句话说，当我国成功自行研制开发光刻机的那一刻，意味着又有数千乃至更多的技术被攻克，又有着几十万甚至上百万台尖端设备仪表能够实现国产化，又是一个带动上下游工业制造业产业链全面发展的新时代来临了。

光刻机不只是能够造芯片，由光刻机这把伞延伸，衍生出来的技术，将应用于工业制造业的方方面面，润物细无声的全面提升和改变我们的生活。

所以我们需要光刻机，需要一台能够实现国产化，不被卡脖子的光刻机。