光刻机可以有多大?

2023-09-18     平原公子

原标题:光刻机可以有多大?

光刻机可以有多大?

(本文纯属脑洞+吹牛,不喜勿看)

最近大家都在讨论“巨型光刻机”,给出了各种各样的解释,都很有意思。

某些文科媒体不懂原理,把这件事解释成了“我得不到准确的光线,就让光绕着操场跑5000米,总能挑出合适的纳米级光线……”

实际上这事和光没关系,和电子有关系,不是让光跑,而是让电子跑,是把电子加速到接近光速的时候,发射进环形磁场中跑圈时,会“发光”(辐射)。

光是一种波长很短的电磁波,而X射线是波长更短、能量更大的电磁波。

这个原理在1947年的时候就发现了——“速度接近光速的带电粒子在电磁场中做偏转运动时, 沿运动轨迹的切线方向会发出电磁辐射”,这种辐射波长很短,高亮度、宽能谱、具有准直性和偏振性。这个辐射叫做“同步辐射”。

用高能加速器对电子加速,让后让它穿过交替变化的磁场(震荡腔),它会左右震荡,产生高频率、短波长的电磁波……这个装置,叫做“自由电子激光"装置。

目前我国已经建设到了第四代“同步辐射光源”,怀柔的那个大圆圈,就是“高能同步辐射光源"。

同步辐射光源,也叫SR光源,它的亮度就是单位时间、单位面积、单位发散角、0.1%带宽内的光子数。想要提升SR光源的亮度及相干性, 需要增大电子束团辐射的光子数、减小辐射的带宽、降低电子束的横向发射度。

所以,就有了“SSMB”(稳态微聚束)。

把电子抱成极小的纳米级别的“电子团”,让每一个电子团中的电子震荡发出的电磁波都在同相。让nm级别的电子团一串一串通过加速器,进入震荡腔,每一团都左右震荡,就能在各个位置得到功率很大的相干光。

电子束团在环形磁场中加速“跑圈”的时候,我们就能得到各种波长的“光”,从100nm到1nm都有可能,理论上是可以得到波长极短的光,看起来“没有下限”。

用它来做光刻机光源,就是SSMB-EUV光源,因为微聚束辐射的强相干特性以及储存环内电子束的高回旋频率特性,SSMB-EUV可提供高平均功率、窄带宽的相干辐射,波段可覆盖从太赫兹到软X射线……到了这个程度,确实可以“随便挑”,什么13.5纳米的紫极外光?你想要更小的都有!

这不是什么过时的技术,也不是什么科幻故事,而是一步一个脚印的不断进步的工程技术和科学实践进步,SSMB-EUV光源验证实验在2019年已经做完,现在就等着一步一步实现了。

荷兰光刻机是传统的LPP模式,通过一台功率大于20 kW的CO2气体激光器轰击液态锡形成等离子体,从而产生13.5 nm的EUV光。然后不断优化,在中间焦点处实现350 W左右的EUV光功率......原理很简单,技术很复杂,需要长达几十年打磨的“工匠精神”、材料学经验、以及繁琐复杂的光学镜子。

咱们比LPP光刻机,短时间肯定比不过它。

但不就是为了得到更小纳米级的光吗?这个问题不用去天天烧锡液、磨镜子啊,这个问题在核物理专家那里很好解决啊,高能电子往低能级跌落的时候,自然而然就会发出各种波长的光。

就把SSMB—EVU光刻机做成一个大环,在外面开出EUV光源束线,同时让好几个光刻机工作……芯片商需要什么级别的芯片,直接在各个固定位置等就好了。

如果这个技术成熟、商业化了,那么就会颠覆整个半导体产业,因为它不需要那么多精密的光学镜头和复杂的设备,只要电力充足,芯片就会源源不断生产出来。

谁说这个光刻机太大,不能对外贸易的?

产品不能运输,工程项目可以输出啊,只要钱给够,做个环太阳SSMB—EVU光刻机都可以啊。(全体注意,智子二维展开,开始刻蚀电路.......)

土木老哥必将有光明的未来。

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/4ff43dc44b96c655e69b6aa08426fbb8.html