光刻機可以有多大?

2023-09-18     平原公子

原標題:光刻機可以有多大?

光刻機可以有多大?

(本文純屬腦洞+吹牛,不喜勿看)

最近大家都在討論「巨型光刻機」,給出了各種各樣的解釋,都很有意思。

某些文科媒體不懂原理,把這件事解釋成了「我得不到準確的光線,就讓光繞著操場跑5000米,總能挑出合適的納米級光線……」

實際上這事和光沒關係,和電子有關係,不是讓光跑,而是讓電子跑,是把電子加速到接近光速的時候,發射進環形磁場中跑圈時,會「發光」(輻射)。

光是一種波長很短的電磁波,而X射線是波長更短、能量更大的電磁波。

這個原理在1947年的時候就發現了——「速度接近光速的帶電粒子在電磁場中做偏轉運動時, 沿運動軌跡的切線方向會發出電磁輻射」,這種輻射波長很短,高亮度、寬能譜、具有準直性和偏振性。這個輻射叫做「同步輻射」。

用高能加速器對電子加速,讓後讓它穿過交替變化的磁場(震盪腔),它會左右震盪,產生高頻率、短波長的電磁波……這個裝置,叫做「自由電子雷射"裝置。

目前我國已經建設到了第四代「同步輻射光源」,懷柔的那個大圓圈,就是「高能同步輻射光源"。

同步輻射光源,也叫SR光源,它的亮度就是單位時間、單位面積、單位發散角、0.1%帶寬內的光子數。想要提升SR光源的亮度及相干性, 需要增大電子束團輻射的光子數、減小輻射的帶寬、降低電子束的橫向發射度。

所以,就有了「SSMB」(穩態微聚束)。

把電子抱成極小的納米級別的「電子團」,讓每一個電子團中的電子震盪發出的電磁波都在同相。讓nm級別的電子團一串一串通過加速器,進入震盪腔,每一團都左右震盪,就能在各個位置得到功率很大的相干光。

電子束團在環形磁場中加速「跑圈」的時候,我們就能得到各種波長的「光」,從100nm到1nm都有可能,理論上是可以得到波長極短的光,看起來「沒有下限」。

用它來做光刻機光源,就是SSMB-EUV光源,因為微聚束輻射的強相干特性以及儲存環內電子束的高迴旋頻率特性,SSMB-EUV可提供高平均功率、窄帶寬的相干輻射,波段可覆蓋從太赫茲到軟X射線……到了這個程度,確實可以「隨便挑」,什麼13.5納米的紫極外光?你想要更小的都有!

這不是什麼過時的技術,也不是什麼科幻故事,而是一步一個腳印的不斷進步的工程技術和科學實踐進步,SSMB-EUV光源驗證實驗在2019年已經做完,現在就等著一步一步實現了。

荷蘭光刻機是傳統的LPP模式,通過一台功率大於20 kW的CO2氣體雷射器轟擊液態錫形成等離子體,從而產生13.5 nm的EUV光。然後不斷優化,在中間焦點處實現350 W左右的EUV光功率......原理很簡單,技術很複雜,需要長達幾十年打磨的「工匠精神」、材料學經驗、以及繁瑣複雜的光學鏡子。

咱們比LPP光刻機,短時間肯定比不過它。

但不就是為了得到更小納米級的光嗎?這個問題不用去天天燒錫液、磨鏡子啊,這個問題在核物理專家那裡很好解決啊,高能電子往低能級跌落的時候,自然而然就會發出各種波長的光。

就把SSMB—EVU光刻機做成一個大環,在外面開出EUV光源束線,同時讓好幾個光刻機工作……晶片商需要什麼級別的晶片,直接在各個固定位置等就好了。

如果這個技術成熟、商業化了,那麼就會顛覆整個半導體產業,因為它不需要那麼多精密的光學鏡頭和複雜的設備,只要電力充足,晶片就會源源不斷生產出來。

誰說這個光刻機太大,不能對外貿易的?

產品不能運輸,工程項目可以輸出啊,只要錢給夠,做個環太陽SSMB—EVU光刻機都可以啊。(全體注意,智子二維展開,開始刻蝕電路.......)

土木老哥必將有光明的未來。

文章來源: https://twgreatdaily.com/4ff43dc44b96c655e69b6aa08426fbb8.html