【神谕纪元·三五二六年(春)】
大夏的科技树,在攀登的道路上,总会遇到一些不讲任何情面的物理难题。
半导体产业,就是撞在这堵南墙上的领域之一。
自从几十年前,大夏的电子工程师们利用紫外线在硅片上雕刻出第一批集成电路后,将晶体管做小、再做小,就成了整个大夏算力攀升的路径。
然而,当大夏的光刻工艺艰难地推进到二十八纳米节点时,原有的光源失效了。
“传统深紫外光源的波长太长了。”
“光是有波长的,用粗大的刻刀,雕刻不出比刀刃还要精细的花纹。如果我们强行用现有的光源去雕刻更小的电路,光线就会发生衍射,电路边缘会直接融化在一起,导致芯片彻底报废。”
二十八纳米,就像是一条深渊,横亘在大夏计算机工业的面前。
想要跨越这条深渊,大夏必须寻找到一种波长更短,更加锋利的光刻刀。
学者们将目光投向了电磁光谱的更深处,那就是极紫外光。
其波长只有惊人的十三点五纳米。
但在自然界的大气环境中,极紫外光几乎不存在,因为它太脆弱了,哪怕是薄薄的一层空气,甚至是一个空气分子,都能瞬间将它吸收得干干净净。
“我们不仅要人为地制造出这种脆弱的光,还要让它在绝对的真空中穿梭,最后精准地打在硅片上。”
这是内阁在二十年前,批准极紫外光刻机研发计划时,立下的军令状。
这项工程的难度,被后世的史学家形容为在针尖上雕刻大夏的未来。
……
为了获取这把锋利的光刻刀,大夏的物理学家们想出了一个疯狂的方案。
液态锡等离子体激发。
在联合实验室最深处的真空腔室内,有一套被称为滴锡发生器的装置。
“滴答……滴答……”
高纯度的熔融液态锡,被加压以每秒五万次的频率,从极微小的喷嘴中滴落。
就在这微小的液滴在真空中自由下落的瞬间。
一台大功率二氧化碳激光器,如同隐藏在暗处的狙击手,精准地开火了。
第一道激光,以极低的功率击中液滴,将其拍扁成云状,以增加受力面积。紧接着的零点几微秒内,第二道主激光以数万瓦的功率,狠狠地轰击在这团锡云上!
“轰!”
在真空的微观世界里,高能激光瞬间将锡气化,将其激发成温度高达几十万度的等离子体。
就在这等离子体诞生的刹那,它释放出了一束微弱却又纯粹无比的极紫外光。
每秒钟五万次的精准狙击,每秒钟五万次的等离子体爆发,才勉强凑够了能够用于曝光的光源亮度。
“产生光源只是第一步。更要命的问题,是如何控制它。”
光源组的负责人看着实验数据,满脸愁容,“EUV光太脆弱了,所有的传统玻璃透镜都会吸收它。光线根本穿不透过去。”
“既然无法穿透,那就只能反射。”
光学研究所接过了这根接力棒。他们放弃了传统的折射透镜,转而为这台光刻机量身打造了一套复杂的全反射镜组。
这要求反射镜的表面平整度,达到一个违背常理的境界。
“多层镀膜,硅与钼的交替叠加,这都只是基础。”
负责打磨这块镜片的光学大匠,指着那块直径超过一米的巨大反光镜,“它的表面粗糙度,必须控制在二十皮米以内。”
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