光刻厂为什么让光源跑5000米就能挑出来想要的纳米级光？

一个师妹问我，光刻厂为什么让光源跑5000米就能挑出来想要的纳米级光？她说，接网线时，需接8根线，假设只剥1公分的线，那么就很难接上，那就要剥10公分才有展转腾挪的操做空间呵。她又客气说到，光刻厂仿佛跟上边的比方有点类似，但觉得还纷歧样，问我能通俗的解释一下吗？她说她可以理解把多功用机器拆分红多个单一功用的机器，却懂不得光只要跑5000米胡间隔，为啥就能更容易得挑出想要粗细的光线呢？

我是外行人，却碍于体面，以下是我胡解释。

为了延续摩尔定律（参考：摩尔定律的继续将对物理学和经济产生庞大压力），硅片上集成的晶体管尺寸需要越来越小，那是通过光掩膜版在光刻胶上成像实现的。

但光学成像，是无法无限明晰下去的。光学成像小于必然大小，就必需考虑衍射效应，即对尺寸接近光波波长的成像细节，就起头模糊了。

公交车硬币分拣机，能切确的分拣一毛，五毛，一块的硬币

光刻是集成电路芯片造造中最复杂、最关键的工艺步调。光刻机是光刻手艺的关键设备, 由光源、照明、投影物镜、机械及控造等系统构成。

当电子束顺着曲线在空间中，自在自由地飞翔的时候，只要不惹它，它谁都不惹。

当有工具惹他，让它遭到外力拐弯时，电子束就会十分生气，就向外发射电磁波，表达它的抗议及不耐烦。可见光，红外光，紫外光，X射线等等，都是电子束表达不满的各类电磁波中的一种。

别问我为啥电子束只要碰见外力那么会发光发火，说了你也不懂。更何况我懂，也不克不及乱讲。媳妇会更生气。

总之，你晓得电子束被磁铁弄的拐弯的时候，它就会对外发射光线，将表达它的概念肯定见。不吭声就对了。

当你调理电子束的各类参数，例如间距啊、弯曲角度啊、能量啊，总有强人有法子控造电子束发出的光，让它发什么光，它就发什么光，让它发什么火，发多大火，它就诚恳干活发光发热就对了。

光刻机的原理是操纵光刻机发出的光，通过具有图形的光罩，对涂有光刻胶的薄片曝光，光刻胶见光后会发作性量变化，使光罩上的图形复印到薄片上，从而让薄片具有电子线路图的感化。

光刻的感化，类似拍照机拍照。拍照机拍摄的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是电路图和其他电子元件。

光刻机就是放大的单反，光刻机就是将光罩上的设想好集成电路图形通过光线的曝光印到光感质料上，构成图形。

光刻大致相当于用光束在硅圆片上画画。

芯片比的是谁画得更细，越细越好。

7纳米的就比14纳米的好。

想画得细你的光束就得更细。波长越短，光束能够做到越细。例如，画28纳米的画，你用的光束就得比130纳米，90纳米的更细。

到了7纳米的时候，必需要用波长为13.5纳米的光束来画了。

用炙热的等离子体来产生波长为13.5nm的光。即处于高度电离形态的锡离子（+8到+14价态）会产生波长为13.5nm共振跃迁。

1.先把纯锡熔化。

2. 将熔化的纯锡用一个特造的喷嘴喷出来，构成锡雾。锡雾里面每个锡滴曲径要控造在27微米。

3.利用CO2激光器持续地打出两个激光脉冲。

4. 用一束激光照射锡雾里面的锡滴，要刚好把每个锡滴“压”成一块饼的外形。

5. 赶紧用另一束照射上述的锡饼。那时锡饼就会起头发光。它发的光波长从10纳米到100纳米。强大的激光霎时使锡升温汽化并处于高温炙热的等离子形态，那一般被称为激光激发的等离子体。

6. 用一个反射镜把锡饼发射的光发射进来。再通过一系列的透镜和反射镜，从光束里挑选出13.5纳米的极紫外光。

7. 用一系列透镜和反射镜将挑选出的13.5纳米的标致的紫外线投射到硅片（晶圆）上，起头画画。

能够想象，上述7步需要几黑科技。例如，熔化的锡滴如果沾在反射镜上面，反射镜不是完蛋？太对了。所以工程师机智地在反射镜那里又安拆了一圈喷嘴，不断地喷纯氢气，把乱飞的锡滴吹走。就如许，一个反射镜用了半年还得换。

EUV光路，自右向左，最初打在硅片上

整个光源部门，单是镜头就有8层，根本只要蔡司才气做得出来。那些光学镜头人家蔡司必定不卖给你。那些黑科技都需要我们一个一个霸占，因为大部门黑科技都对华禁运，买不着。想想那个工做量得有多大？

燃鹅，十几年前有几位高能物理科学家提出来: “你们干半导体的折腾半天不就是要13.5纳米的极紫外光嘛。那种光线在我们粒子加速器那里随意用啊，量大管饱。并且我们那儿的极紫外光很纯净，光源发射出来就只要那个波长的，没有哪些参差不齐的50纳米、100纳米的妖艳货。。。电子束，也就是一团电子，在空中飞翔的道路是曲线。若是旁边有磁场，电子束飞翔的道路就被被磁场弯曲。若是你把磁铁摆成一圈，你就能让电子束绕圈飞翔。那个工具叫同步加速器。多简单那。全民撑持欠好么？非要搞些单干的。”

半导体工程师皱眉答复到：“不可啊兄弟，我晓得你们经常揭不开锅，可是你们的加速器最小也得占两个足球场那么大。一套就得30亿-50亿人民币。俺们不克不及拆进集拆箱发给客户。就算能发给客户人家也不肯意出那个钱，谁都不富有啊。”

于是那事儿就黄了。曲到东方某大国被造裁。

某国发现光刻机成了腊子口天险。今天你不打破腊子口，你就得死在那里。那就干呗。50个亿不是问题，几个足球场不是问题。既然我的光源不克不及送到半导体厂里，那就叫你们半导体厂搬过来呗。

关于我们集中力量办大事的才能，那都不叫事儿。

ASML 低估了一个能自主建立超高速风洞、空间站、电子对碰机、同步辐射光源、核聚变设备、各型核电站、激光兵器的国度意志。

想起多年前的一个故事：西方反潜机的磁力探测器6米长放在机尾，共同细密丈量设备可定位潜艇。兔子求购细密丈量设备而不得。于是，某大佬把两个20米长的探测器挂运八机腹下面，定位精度更高了...于是，后来...兔子的尾巴其实挺长的...

回归主题。

我先建造一个大型稳态微聚束同步加速器，叫SSMB。

SSMB原理验证明验示企图

同步加速器绕着一圈留好坑位。你们半导体厂把消费线搬过来，一家留一个坑位。多余的坑位投标哈，价高者得，都别想占国度的廉价。

打个例如：比如家里有小我，他非得吃国宴级此外佛跳墙才气活下来。那咋整？

只好每家请一个国宴厨师，把家里的厨房革新成专门做佛跳墙的。炉子、锅、碗、瓢、盆啥都要革新，还得小心伺候。负责革新厨房的包领班还特牛，你不是他的亲戚和小弟，他还不给你革新，让你家永久吃不上佛跳墙。

曲到有一天一个伶俐人说，你们费那劲干嘛啊？

咱们不是有食堂嘛。咱们弄个小食堂专门做佛跳墙。谁家想吃，本身带碗筷桌椅板凳过来列队，管够。

再打个例如：阿斯麦尔光刻机就是切确的控造：你喜好用80度的水，好嘞，那台饮水机恒温80度；你喜好79.9度的水，那就给你定造一台恒温79.9度的饮水机。

咱们国度的就是我没法子一台饮水机那么切确的控造，那我就修一个超等长的管道，长到100度水倒进去，流出来的时候水都成0度了。我再在管道的适宜位置开水龙头，80度的处所开一个，79.9度的位置开一个，想要什么温度的就开哪个。那也出缺点，就是比荷兰的要大良多良多，不外不妨，

荷兰相当于给家庭用户出卖饮水机，需要考虑大小。所以产物撑死一间屋子大小。咱们家里生齿多，间接开茶室，机器大点也一样。大不了就是“光刻机财产园”一个工场就是一台超等光刻机 。

说起来还有点赛博朋克。

其实，SSMB-EUV光源量量远远超越单台机器上的锡滴激发的极紫外光。

围绕加速器的半导体消费线数量多的话，成本很容易摊销下来。

并且SSMB不单能够供给高量量的13.5纳米光束，还能够随时供给7纳米、5纳米光束，成本不会增加几。

那将大大降低下一道刻蚀工艺的成本。

清华SSMB-EUV光源示企图

在将来，也许应用SSMB-EUV光源的消费线成本只要用ASML光刻机的几分之一。ASML以及利用它的光刻机的消费线们，都能够死了。

SSMB-EUV光源的实现有望帮忙我国EUV光刻实现逾越式开展。能够在水电站或者核电站附近为中芯国际和其他芯片厂搞个同步辐射光源，就像供自来水一样专门产生超紫外或者软X激光。

把大型强子对碰机的钱投资在广东或者广西的核电站四周， 弄个同步辐射光源，把落后地域革新成一个宇宙级的芯片消费中心。

卷死全世界的芯片造造。用激光烧蚀锡滴的办法产生超紫外或者软X激光是***很小家子气的办法。