in thạch bản (lithography) – Bí mật của cuộc cách mạng silicon
Nội dung:
Suốt chiều dài lịch sử công nghệ điện tử- số hóa, có một công nghệ “in” giúp khắc các khoang rỗng vào các phiến silicon, từ đó tạo ra các “bóng bán dẫn” trong những chiếc CPU bé tí tẹo ngày nay.
Bạn vẫn biết trong công nghệ nano, ta có hai cách tiếp cận với việc chế tạo các vật liệu ở kích thước nano: bottom-up cho phép bạn tạo ra các vật liệu nano bằng cách phát triển chúng từ các nguyên tử qua các quá trình lắng đọng, kết tụ và phát triển (ví dụ như các phương pháp hóa, …); top-down cho phép bạn tạo ra các cấu trúc nano bằng cách “phá hoại” các vật thể khối lớn, đơn giản như ta ăn mòn hay đập phá. Quang khắc nằm trong cách tiếp cận thứ hai.
Quang khắc là gì?
Quang khắc là kỹ thuật sử dụng bức xạ ánh sáng làm biến đổi các chất cản quang phủ trên bề mặt để tạo ra hình ảnh cần tạo..
Ứng dụng của quang khắc
- Chế tạo vi mạch điện tử trên phiến Si
- Chế tạo các linh kiện vi cơ điện tử (MEMS)
- Chế tạo các chi tiết vật liệu nhỏ trong ngành khoahọc và công nghệ vật liệu.
Quy trình công nghệ in thạch bản – Lithography
Bước đầu tiên là ta đặt 1 lớp vật liệu cản quang (màu xanh dương) lên bề mặt silicon. Tính chất vật liệu này sẽ bị thay đổi khi bị ánh sáng chiếu vào.
Bước tiếp theo là ta dùng chùm ánh sáng (thông thường là tia laser) vẽ lên bề mặt của lớp cản quang, biến chúng thành vật liệu khác có màu cam. Tùy loại cảm quang, nếu là positive resist (dương kháng) thì phần bị vẽ sẽ bị ăn mòn bởi loại hóa chất tráng rửa (cột bên trái).
Kế đến ta cho vào lò chân không, nung nóng kim loại đến mức bay hơi và ngưng tụ lại trên bề mặt tấm silicon (màu tím).
Bước cuối cùng là loại bỏ lớp cản quang bằng một loại hóa chất chuyên biệt, chỉ để lại phần kim loại trên bề mặt silicon.
Bạn có thể tham khảo kỹ thuật in 3D lithophane với hiệu ứng 3D tương tự: https://blogin3d.com/cach-tao-anh-3d-tu-1-buc-hinh-duy-nhat.html#_Anh_3D_xuyen_sang_lithophane
Sản xuất chip nhớ trong thực tế
CD = k1 λ / NA
Trên thực tế thì đây là một quá trình phức tạp, và các nhà máy cần hơn một chục cỗ máy khổng lồ để chế tạo chip, có giá hơn 70 triệu Mỹ cành cho mỗi máy. Có thể nói đây chính là các cỗ máy in tiền nghĩa đen của Intel, khi mà việc cần làm là đưa tấm silicon vào để in ra các con chip Intel bé xíu với giá trên trời.
Hiện nay, có vài kỹ thuật gia công cơ khí chính xác cao, CNC, EDM… có thể tạo hình vật thể với kích thước nano. Còn với các vật thể ở mức độ nhỏ 0.3mm- 3mm… người ta sử dụng các máy in 3D resin: https://blogin3d.com/may-in-3d-resin.html