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第二百六十四章 水的奥秘

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    “水,而且是18兆欧的去离子纯水。”周硕用力的点了点头。

    水,我们这个星球上面无数生命的源泉。它由一个氧原子和两个氢原子组成,在常温常压下为无色无味的透明液体。

    它有很多的物理特性,比如说温度不同导致的密度和形态变化,重水、轻水、超临界水等不同的特殊状态,以及流动性、热传导性、溶解性和导电性等等,这种地球上最常见、可以说是成分最简单的物质之一,想要写完它的全部知识却需要一本最厚的书。

    但具体到光刻机技术上,为什么周硕说水可以让0.8微米工艺,短时间内跨越到0.5微米技术?

    这还要从光刻机工艺提升的两个方向说起。

    所谓的制程工艺,究竟指的是什么呢?制程,实际上就是单晶硅晶圆上面的线宽。构成集成电路的基础,是单晶硅圆片上通过光刻腐蚀出来的线条。这些线条的粗细,也就决定了同一块芯片能够集成多少晶体管,能够达到什么样的性能。

    而光刻机上决定线宽的因素,主要是光源和镜片这两种。光刻机生产芯片,其本质上和照相机并无太大区别。光线照射景物然后反射到照相机的镜头上,最后在胶片上形成影像。这个影像不就是比实物要小的多的多了吗?

    同样,光刻机在单晶硅圆片上留下来的线条,可也不是一笔一笔刻上去的。而是通过对光学掩膜版进行曝光,然后让这些设计好的逻辑电路影像通过一组组镜头,最终得到比掩膜版要小得多的图像。这样对光敏感的光刻胶,就会被有选择的光照所去除。这些没有光刻胶覆盖的晶圆部分,就会在接下来的工艺中成为晶体管的结构基础。

    不断的追求镜片加工极限,就是光刻机提高工艺水平的主流选择。这也是为什么全世界只有三家光刻机生产商,而最为著名的就是日本尼康和荷兰阿斯麦(as.ml)。尼康本身就是日本战前做潜艇潜望镜的厂家,后来则是相机业的霸主。而阿斯麦的镜头则来自于卡尔蔡司。这家公司干嘛的就不用说了,地球人都知道。光刻机离开了这两家光学企业,什么摩尔定律都得去见鬼。

    当然,这并不是说就没有其他办法来提高工艺条件了。除了镜头。实际上使用何种光源也会导致线宽的不同。不同波长的光波,就如不同规格的刻刀。波长越短的光波,就能够在光刻胶上留下越细的痕迹。最早的光刻机因为加工精度不高,使用的汞灯只能提供的i线光。后来更换了准分子激光之后,光波才降低到了的激光。

    未来想要缩小刻蚀的分辨率,甚至还要继续上14nm的极紫外光。至于10纳米以下,可能人类的科技就已经研究出其他的加工方式了吧。

    当然这些只是不准确的科普说法,如果具体要解释一下光波和刻蚀分辨率的关系,或者解释一下照准系统的最大分辨率概念之类的……

    本书的长度恐怕会有些不足,以及略有骗稿费的嫌疑。虽然这些知识如果真的讲出来千字3分就太便宜了。本着经不轻传的道理(其实作者也不懂)就不多说了。

    言归正传。涂岸北脑海中灵光一现,正是水的一种特性。那就是光通过液体介质后光源波长就会缩短,其缩短的倍率即为液体介质的折射率。也就是说光刻机的光源如果在照射到光刻胶之前先在水中穿行一次,就相当于换了一个更细的刻刀。

    而水的折射率是1.44,当0.8微米波长的光线穿过水之后。0.8除以1.44岂不正是0.56微米?如果这项技术真的有可行性,那确实是可以在不提高精密制造水平的前提下,得到更高一代的芯片制程技术。

    这么简单的原理,周硕当然不是第一个想到的。用水缩短光源的波长来提高制程工艺,是未来光刻机普遍采用的技术。也就是学名叫做沉浸式光刻机的设备。通过不断努力,未来的光刻机早就已经实现了这项技术。不仅是折射率1.44的水,更开发出折射率更高的液体。沉浸液成为镜片和光源之外。第三个能够快速减小线宽的因素。

    “怎么样,大家现在还有什么疑问没有?”

    在场的十四个研发人员都是周硕一手挑出来的大才,谁的心思不是一点就透。有几个甚至就是中科院里,参加了0.8微米全套工艺开发的研究员。他只是透出一点话头,这群人的眼睛立刻就亮了起来。

    使用水作为沉浸液还面临着很多的问题,比如说光刻胶的溶解、水中的杂质和稳定性。蒸发扰动以及水中气体的去除……

    但这些问题和提高精密制造水平,根本不可同日而语。精密制造那是拼基础积累的领域,但拼化学和系统设计,中国人可是太有信心了。

    传承自苏联的中国科学家,在系统设计方面可是深谙如何用巧妙方法克服困难要求的。至于某些方面技不如人的自卑。那就完全没有必要了。这种处境既可以叫穷国的无奈,也可以叫发展中国家的后发优势,全看人们从什么角度解读了。

    以中国未来取得的成就来看,大可自豪的说是属于后一种角度。

    “唔,我看这个路线说不定可以。”涂岸北缓缓的点了点头,笑道:“周校长这个办法确实是奇思妙想,我看有尝试一下的必要。”

    “我也觉得能成。”他身边之前质问周硕的中年男人,也不自觉的点头道:“如果光刻胶的防溶解配方一时拿不出来,我看可以增加一组镜头把水和晶圆隔离开。”

    “水中的气体可以通过真空法去除,这样我们就只需要考虑蒸发造成的扰动了……”

    这十四个研究狂人,在周硕指出了路线之后,很快就一个个都找到了自己专业的切入点。丝毫不在意之前自己还对这个计划表示反对,和实打实的科技成果比起来,面子值几个钱?国家投入十几个亿,花费了三年时间才把工艺从1.2微米推进到0.8微米。如果被自己从0.8微米再推进到0.5微米,恐怕当前实验室里又要多几个能领国.务.院津贴的了吧!

    周硕笑着点头道:“大家不要着急,我已经为你们每个人的研究内容,专门写了个计划书。接下来一个月,我们只要能够按部就班的完成计划书里的研究任务,肯定就能准时的拿出0.5微米工艺生产线。”

    涂岸北看着周硕从一旁推出来的文件车,窘迫的笑着摇了摇头说道:“之前真不应该怀疑周校长,你可从来都是谋定而后动啊!有这种东西也不早拿出来,不然哪来这么多麻烦?”

    周硕拱了拱手,笑嘻嘻的说道:“怪我、怪我,涂老你千万大人有大量!”

    这也是周硕一直以来在研究管理上的心得,直接上来就拿出试验计划,下面人难免会觉得反正是老板的项目,做起来多少会有些懈怠没有动力。但如果事先通过启发的方式,让下面人了解了自己的思路和意图,那么他们就会把这个实验当做是自己验证知识的过程。可别小看这似乎多此一举的行为,周硕又不是全知全能的神。给出的试验计划里难免有疏漏和谬误的地方,研究员的积极性和主观能动性这时可就是实验成败的关键了。

    众人从周硕推出来的文件车上, 取了自己负责方向的计划书。在超净室里面,即使是纸质文件也不能裸露出来的,每一份文件的每一页,都是用透明塑料进行了严格的密封。这让他们拿到手里之后,计划书显得颇有分量。

    涂岸北翻了几页实验计划书,感叹的向周硕问道:“既然有这样的技术,我们何必去买日本人的设备?改造一批国产的0.8微米工艺生产线,我们立刻就能追上国际主流水平了。”

    周硕微微摇了摇头,遗憾的说道:“这就是我把它命名为杜鹃计划的原因,沉浸式光刻机在目前的技术上并不成熟。又不是呆着没事我才把实验室设在地下的,建造成本就多出来不知道多少倍造价。但地下实验室也有很多好处,比如说温度恒定、精密设备受到的干扰少等等。要知道沉浸式光刻机的关键在水,而水一旦受到一丝晃动,放大到芯片上都是不能接受的。”

    “我们的0.5微米工艺,除了光源以外仍然是0.8微米的底子,这势必就会造成生产困难和良品率极低。只有让日本人相信我们已经掌握了0.5微米工艺,为了扼杀我们的研究成果,打开向国内供应0.5微米生产线的口子。接下来得到他们的0.5微米线,才能补全这条线的工艺基础。”

    他斩钉截铁的说道:“只要能够真正和美、日站在同一个起跑线上,我不信中国人就一定会在这场比赛中仍然落败。”

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