95后低成本DIY纳米级光刻机！

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作者：笪洁琼

2020年可以说是国产芯片制造商的生死时刻。

时隔一年，美国再次打压华为，之后所有给华为生产芯片的代工厂只要涉及美国技术和设备，都必须经美国同意。并且，美国还在千方百计阻止“台积电”给华为供应7纳米芯片。

整个芯片生产流程中，最让国人头疼的还是光刻机。作为芯片制造中最重要的一环，光刻机占据了芯片成本的1/3以上，可以说是集成电路生产线中最昂贵复杂的核心设备。贵、重要、技术难攻、ASML是围绕着光刻机的关键词，光刻机制造也因此被誉为工业上的皇冠。

目前在光刻机制造赛道，全球基本只有日本和荷兰两大玩家，因为近期的芯片卡脖子事件，光刻机正成为中国目前最需要克服的尖端技术，没有之一。正因如此，有段时间网上还流传一个段子，疫情期间，某光刻机技术大国想买我国口罩，有人大胆献上一计：拿光刻机技术来换口罩！

虽然是个玩笑，但由此可见光刻机的技术之重要，制造之艰难。

不过最近，B站上一位本科生自制光刻机的视频火了。是的，你没听错，一位大连理工大学化工学院的Up主彭译锋，竟然凭着一张图纸给成功在家里搭建了纳米级光刻机，还成功光刻出~75微米（75000纳米）的孔径，被网友盛赞：后浪可畏！

更让人惊掉下巴的是，这位同学还在读本科，整个制造过程都是在一间超简陋的小书桌上完成的，全部数学演算全靠一张白板，所有的材料都堆放在桌上地上，简直就是“家居实验室模范”。

大概长这个样子👇，非常接地气了。

彭同学在视频中表示，他制造光刻机的图纸来自自己西安电子科技大学的同学，图纸大概长下图这个亚子。彭同学也正是凭借着这张图纸，完整复刻了整台纳米级光刻机。

小彭同学拿到图纸第一反应：这不是两台显微镜嘛？

其实早在今年5月，彭同学已经发布了一个半导体光刻教程-1CM工艺教程成果，目前75μm工艺是在1cm的研究上研究出来的，当时由于时间有限，所以他之前完成了一层，真正量产的芯片不止一层哈，这里是做一个简单的示范。

在他的其它视频中是有做准备工作的，比如培养单晶硅片，需要把整个硅片的表面全部用氧化层覆盖。光刻掩板也需要小心放置，非常的脆弱，容易直接碎掉。Nmos板掩盖部分还需要上胶水。

他目前的研究成果花了大概半年自己琢磨出来的，最早的兴趣来自高中的时候，那个时候还没有视频和资料，但是他就是想自研芯片。

并且彭同学也想通过视频给大家证明，环境怎么样不重要，有动手能力和兴趣就足够啦！

专业技术，超低成本，挑战自制光刻机的极限

小彭同学在一段21分钟的快进视频中呈现了自制光刻机的整个过程。

首先他先自建微纳米平台，两台显微镜加一个激光雕刻机等部件就位。雕刻机的功率是500毫瓦。由于硅片具有反射性，所以在雕刻时必须要带上护目镜。

左边这台带屏幕的显微镜还是找同学借的，主要是用来观察实验结果的。

还有旋涂设备，用来旋涂比较大的设备。用显微镜改装成微缩光刻机，用普通的镜头先对焦，对焦好以后再用光刻的镜头进行操作。

光刻镜头是用锡纸改装的，起到散热和遮蔽外泄紫外线的作用。连接线加LED紫外灯，大约10瓦的功率，由于紫外线容易对人体造成伤害，所以务必要用锡纸做遮掩，镜头里也需要掩膜以及游标卡尺，黄光灯来配合。

芯片少不了光刻胶这种原料，小彭同学花了不少力气，终于淘到了一小瓶光刻胶（150元），光刻胶的外袋是黑色遮光的，但Bug的是装光刻胶的瓶子却是透明的，所以说不能一拿到手就打开，一旦随意打开就容易全部曝光了，最好是在黄光（特定区域）的背景下打开。还要把光刻胶进行分装，大概每次3-4ml，取胶剂、显影液的就准备自己调试一下。

由于光刻胶的瓶子都是日本进口的，小彭同学不仅感叹：我们还有很多需要学习的地方，比起现有的技术还有很大的距离。

配置显影液，使用袋装的氢氧化钠，为什么没有用成品显影液呢？因为小彭同学还是学生，预算不够，仅有的钱拿去买光刻胶了，配上某臣氏的蒸馏水，虽然不是超纯水和去离子水，但是蒸馏水也能凑合。经过反复调试，配置的显影液的PH值大概在9.3左右，需要配置500ml左右。