第二百六十四章 水的奥秘
“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l）。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365nm的i线光。后来更换了准分子激光之后，光波才降低到了193nm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。”(未完待续……)
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l）。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365nm的i线光。后来更换了准分子激光之后，光波才降低到了193nm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。”(未完待续……)