第一,光源问题。光刻机以光为媒介,刻画微纳于方寸之间,实现各种微米甚至纳米级别的图形加工。目前最先进的光刻机已经能加工13纳米线条,相当于人类头发丝直径1/5000的线条。能将193nm的短波紫外线替换成13.5nm的极紫外线,而这个光源,是来自白鹰国的Cymer,将短波紫外线多次反射后得到的。简单来说。就是用功率为250的二氧化碳激光不断的轰击跌落下来的金属锡滴液。在进行连续轰击之后,就能激发出EUV等离子体,从而获得波长更短的光。在这个过程中,每秒大约要攻击5万个滴液,而一个金属锡滴液,只有20微米的大小。这是什么概念?相当于从地球上发射出了一束手电光,在月球上看到了。精密程度,堪称恐怖。而光刻机所需要的光子能量无法通过直接照射来获得。在光源制造中需要将锡融化成液态,然后在锡一滴一滴滴落的时候用激光攻击锡珠。让其转化为等离子态,释放出极紫外光。这种制造方式难度极大,对软件和硬件来说都是一种考验。第二,就是用来调整光略和聚焦的反射镜。普通光刻机的物镜是透镜,高端光刻机的物镜是反射镜,还要利用Bragg反射的原理添加涂层。反射镜的作用是把模板上的电路图等比例缩小,在硅片上以电路图的形式呈现,这也是制造芯片的关键元件。EUV多层膜反射镜作为光学系统的重要元件,成为了EUV光源的一项关键技术,需实现EUV波段的高反射率。采用Mo/Si多层膜制备出的反射镜对中心波长为13.5nm、光谱带宽,在2%以内EUV光的反射率可达70%。通过将Mo原子和si原子交替排列,可使13.5nm的EUV光在其中发生干涉,从而得到较高的反射效率。第三,便是控制芯片在制造生产中的纹路刻蚀的工作台。工作台的移动精度越高,所加工的芯片精度就越高。想要达到尖端光刻机的程度,就必须研发一种高精度的激光干涉仪。以此进行微动台的位移测量,构建闭环控制系统,进而实现纳米级的超精密同步运动。每一次曝光都要更换不同的掩膜,掩膜与硅晶圆之间每次都要对准操作。芯片每个元件之间都只有几纳米的间隔,必须将掩膜与硅晶圆之间的对准误差控制在几纳米范围内。在芯片的制造过程中,并不是一次曝光就可以完成的。一次对准可能相对比较容易,但多次对准曝光,难度相当大。相当于端着一碗汤做蛙跳,还要保证跳了几十次之后,一滴汤都没洒出来。当陈江河了解完最后一个难题时,他也终于明白,系统发布任务的意义在哪里了。因为第四个难题,便是耗电问题。光刻机在工作过程中稳定输出高功率的光线,以支持其在晶圆上的持续刻蚀。需要消耗电量将整个工作环境都抽成真空以避免灰尘,同时还要通过更高的功率弥补自身能源转换效率低下的问题。尖端光刻机一天的耗电量,就高达500度电,堪称恐怖。倘若没有持续供电的设备为光刻机提供源源不断的电能,就算其他问题都解决了,也无法完美的制造芯片。当然,有了可控核聚变加持的小型核电站,这个问题便迎刃而解了。“陈将!”
就在这时,身后传来万袁熙的声音,打断了陈江河的沉思。转头望去。万袁熙的身旁跟着一道苍老身影,黑白相间的头发,刚正不阿的脸庞充满了正义凛然的气息。陈江河刚准备说话,对方居然直接越过,目光死死注视着大屏幕上的研发流程数据。数息过后。苍老双眸遍布骇然,震惊万分。“天才!简直是妖孽一般的天才啊!”
注视着眼前的身影,陈江河唇角微扬,知道对方便是万袁熙推荐的人,贺镕鸣!贺镕鸣。毕业于清北大学物理系。华夏研究院院士,国际著名联合会院士,致力于发展新的微电子器件和加工技术,尤为擅长光刻机。早在五十年前,贺镕鸣便研制出了华夏第一台光刻机,开创历史。并且,在研制光刻机过程中,发现传统的光刻胶使用过程存在很多问题,比如分辨率、散步等。经过贺镕鸣的大量研究和试验,最终开发了新型光刻胶,大幅度提升了光刻机的精度和生产效率。开发的新型加工技术,例如热刻技术、电刻技术等,大大提高了光刻机的加工能力。总而言之。在华夏光刻机领域,贺镕鸣是当之无愧的金字塔顶端。所拥有的先进技术和精神,对华夏光电子学的发展,对技术进步的推动,都有着至关重要的作用!“您就是陈先生吧?久仰久仰!”
陈江河微微一笑,“贺老,幸会。”
贺镕鸣紧紧握住陈江河的手掌,激动道:“前不久,我回母校讲座,还听闻了陈先生的事迹。”
“高考满分的成绩,毅然决然的拒绝了清北,转头创办山河大学,致力于华夏科研技术,值得钦佩!”
陈江河抽出手掌,平和一笑,“贺老言重了,跟您相比,我还差得远呢。”
说罢。不给贺镕鸣继续寒暄的机会,指着会议室前方的大屏幕,剑眉微凝,询问道。“贺老,关于1nm光刻机的研发流程,还有什么问题吗?”
见陈江河将话题引到专业领域上,贺镕鸣的神情也变得凝重起来,打量一番,沉吟道。“问题很多,主要是光刻机涉及的技术很多,也很复杂。”
“比如系统集成、精密光学、精密运动、精密物料传输以及高精度微环境控制等,容不得半点错误。”
“不考虑光刻机的纳米程度,想要制造光刻机,可以拆分为两个部分。”
“一个是核心组建,包括光源、镜头、双工作台、浸没系统等关键子系统。”
“另一个则是配套设施,包括光刻胶、光掩膜版、涂胶显影设备等。”
“想要研发1nm级别的光刻机,这些东西都需要从头开始,一步步的进行完善升级。”
话落。陈江河抬手抚摸着下巴,缓缓点头。不愧是华夏光刻机领军人物,对于该领域的了解,绝对远超其他人。“陈先生,虽然光刻机比较复杂,但有您提供的研发流程,我有信心。”
“只要给我一定的时间,我肯定能突破技术桎梏,我们什么时候开始?我已经等不及了!”
望着贺镕鸣激动兴奋的模样,陈江河无奈的摇了摇头。不怪贺镕鸣如此失态,主要是华夏目前在光刻机领域,的确落后太多了。光刻机是晶圆制造工艺的最核心设备,通俗来讲,就是制造芯片的核心装备,被誉为半导体制造业皇冠上的明珠。现在的光刻机,可谓是比原子弹还要稀有的存在。目前全球拥有原子弹的国家不少,包括华夏、白鹰在内的九个国家都拥有核弹。但能够制造出尖端光刻机的国家,却只有尼德兰国和樱花国两个国家。主要是光刻机技术的突破存在很多难点,哪怕是贺镕鸣也很难攻破。但有了陈江河提供的准确数据和流程,贺镕鸣坚信,华夏自主研发的尖端光刻机,很快就可以问世了!陈江河说道:“贺老,只要您想,随时可以开始,要人给人,要钱给钱。”