看到这个数据,就算是心如止水的陈启明,也不禁深吸一口气。0.01皮米!这是什么概念?相当于在整个太平洋海面上,最高的浪花和最低的波谷之间,高度差不超过一根头发丝的百万分之一!
这已经不是工业,而是神迹!
接下来是第三步,也是决定EUV光刻机成败的关键——多层膜(Multilayer)的镀制。
由于没有任何材料能有效折射13.5纳米波长的EUV光,所以EUV光刻机必须使用反射镜。为了最大限度地反射EUV光,镜片表面必须镀上四十到五十层“钼(Mo)”和“硅(Si)”交替组成的薄膜,每一层的厚度都必须精确控制在几纳米。
在前世,这是全球仅有少数几家公司掌握的核心机密,其反射率的理论极限被公认为70%。
陈启明将八块完美无瑕的镜片送入“原子层沉积(ALD)”设备中。但他并没有直接开始镀膜。
“在Mo/Si多层膜之间,插入厚度为0.1纳米的‘钌-石英’复合界面层,以消除界面应力,提升反射率。”
这又是他基于更高维知识进行的魔改!外界科学家还在为如何减少薄膜之间的应力而苦恼时,他已经找到了完美的解决方案。
随着设备运行,不同元素的原子蒸汽被交替注入真空腔体,一层又一层地“刷”在镜片表面。
当镀膜完成,系统给出了最终的检测报告。
【反射率:71.8%。】
超越理论极限!
至此,整套High-NA EUV光学系统的核心部件,这套凝聚了光学、材料学和精密制造巅峰的“神之眼”,在不到十个小时的时间里,被陈启明一个人,从最基础的原材料开始,一手打造完成!
这在地球上是不可想象的。任何一个国家想要复刻这个过程,都需要投入数十年时间和数千亿美元,组织成千上万的顶尖科学家和工程师协同攻关,而且成功率极低。
而这,仅仅是陈启明的第一步。
他马不停蹄地来到下一个实验室,开始制造光刻机的“躯干”——双工件台系统。
这是机械工程的极限。为了效率,它要求一个工件台在进行曝光的同时,另一个工件台已经载着下一块晶圆进行预对准和测量。两个台面需要在真空环境中以超过7G的加速度进行闪电般的交换和移动,同时定位精度必须控制在纳米之内。
陈启明直接调出了他优化的设计方案。
材料,他没有选择传统的陶瓷,而是让系统合成了一种“碳化硅基陶瓷-钛合金复合材料”,在保持超高刚性的同时,将重量降低了30%。
驱动,他设计了一套全新的“哈尔巴赫阵列磁悬浮系统”,利用特殊的磁体排布,在工件台下方产生更强、更均匀的磁场,使其能够在无任何物理接触的情况下,进行超高速、超平稳的运动。
控制算法,他更是亲手编写了一套包含“前馈-反馈耦合控制”与“多体系统动力学实时解耦”的复杂程序。
在系统的集成制造中心里,巨大的3D打印机直接用激光烧结技术,一体成型地制造出了复杂的工件台基座。无数微型机械臂则如同辛勤的蜜蜂,将成千上万个传感器、致动器和磁体,以亚微米级的精度安装到预定位置。
又一个五个小时后,一套在性能上全面碾压ASML最先进产品的双工件台系统,宣告完工。经过测试,它的极限加速度达到了惊人的10G,而重复定位精度,则被锁定在了恐怖的0.1纳米!
光学系统(灵魂)、机械系统(躯干)都已完成。接下来,是赋予这台机器智慧的“大脑”——全套的控制与操作系统。
这同样是一个庞大到令人生畏的工程,其代码量和复杂度,不亚于开发一套完整的PC操作系统。
但对拥有完整知识的陈启明来说,这只是一个“翻译”工作。
他再次回到办公区,双手在虚拟键盘上化作一片幻影。
从最底层的硬件驱动,到中间的运动控制与时序管理模块,再到最上层的图形化操作界面和工艺流程编辑软件……一行行完美无瑕、逻辑严谨的代码从他指尖流淌而出。
他甚至顺手编写了一套配套的EDA(电子设计自动化)软件,其性能足以让当前市面上的Synopsys、Cadence等巨头公司的产品相形见绌。
……
一日复一日,时间慢慢流逝。时间来到12月19日,星期一。
当陈启明写下最后一行代码并按下编译键时,他已经独自一人,完成了光刻机制造所需的所有核心硬件、软件、算法和材料的研发与制造。
一个人的光刻机全产业链!时间仅仅花费14天。
这是一个足以让整个世界都为之疯狂的奇迹。
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