“神光”实验室的无尘车间里,气氛凝重得仿佛能滴出水来。
一张巨大的工程图纸铺在桌面上,上面密密麻麻地画满了复杂的机械结构和运动轨迹。
范·德·维尔指着图纸中央,眉头紧锁:“李,你看这里。双工件台的核心逻辑,就是这两个平台的高速交换。一个在曝光位,一个在预处理位。它们需要在短短几秒钟内完成位置互换,不仅速度要快,而且精度必须控制在纳米级!”
他顿了顿,语气中带着一丝无奈:“在ASmL,我们尝试过用高精度的气浮导轨,但机械结构的惯性和摩擦力始终是个大问题。一旦速度过快,微小的震动就会毁掉整个曝光过程。这就像是让两头大象在钢丝绳上跳舞,还要保证不碰到对方,太难了。”
李晓宇看着图纸,沉思良久。他知道,这是光刻机从“能用”到“高产”的关键一跃。
如果沿用传统的机械导轨,哪怕做到极致,也依然无法摆脱物理摩擦的桎梏。
“既然地上跑不快,那我们就让它……飞起来。”
李晓宇忽然抬起头,眼中闪烁着异样的光芒。
“范先生,如果我们将导轨彻底扔掉呢?”
他拿起一支笔,在图纸上画了一个悬浮的方块。
“平面磁悬浮驱动技术(planar magnetic Levitation)!”
“磁悬浮?”范·德·维尔瞪大了眼睛,仿佛在听天方夜谭,“你是说像磁悬浮列车那样?但这可是在纳米精度的光刻机里啊!电磁场的波动怎么控制?热量怎么散发?”
“用‘女娲’来控制!”李晓宇自信地说道,“我们已经在‘昆仑’上验证了主动磁悬浮轴承的可行性。现在,我们只需要把这个技术平面化、放大化!”
他迅速在白板上勾勒出了系统架构:底座铺设海尔贝克阵列(halbach Array)永磁体,工件台底部安装多组高精度的线圈。通过林涛团队开发的超高速实时算法,精确控制每一个线圈的电流大小和方向,产生可控的洛伦兹力,让工件台在六个自由度上实现无接触的悬浮和驱动!
“没有摩擦,没有磨损,没有机械间隙!”李晓宇的声音充满了感染力,“这将是真正的‘零摩擦’运动,理论上的极限速度和精度,将只受限于我们的控制算法和传感器灵敏度!”
这个大胆到近乎疯狂的构想,让范·德·维尔彻底呆住了。他在ASmL工作了半辈子,见过的最激进的方案也不过是气浮,而这个中国人,竟然想直接跨越到磁悬浮!
“这……这太疯狂了。”他喃喃自语,但眼中的光芒却越来越亮,“但如果真的能实现,这将是对现有光刻机架构的彻底颠覆!”
与此同时,在隔壁的光源实验室,张承平院士也面临着巨大的挑战。
要实现0.25微米工艺,光源波长必须缩短到248纳米(KrF准分子激光)。
“这种激光器太娇气了!”一位老专家抱怨道,“氟气具有极强的腐蚀性,腔体寿命是个大问题。而且,单腔结构的能量输出很不稳定,稍微加点功率,线宽就飘了。”
李晓宇来到实验室,看着那台正在测试的激光器,脑海中浮现出了后世cymer公司的经典设计。
“单腔不行,那就双腔。”
他在图纸上画了两个串联的腔体。
“mopA(主振荡功率放大)结构!”
“第一个腔体做‘种子源’,只负责产生高质量、窄线宽的小功率种子光。第二个腔体做‘放大器’,只负责把这个种子光进行能量放大。”
“各司其职,互不干扰!这样既能保证光束质量,又能大幅提升输出功率和寿命!”
这就是“极光之源”!
在李晓宇的指引下,“神光”计划再次按下了加速键。
秦振华带领的制造团队,开始攻关超大尺寸的永磁体阵列拼装工艺;林涛的算法团队,则在“盘古”阵列上,日夜不休地训练着复杂的磁悬浮控制模型;张承平的光学团队,更是废寝忘食地调试着mopA双腔激光器。
三个月后,第一台采用平面磁悬浮驱动的“神光二号”原理样机,终于在恒温车间里搭建完成。
没有导轨,没有丝杠,没有电机。
两个重达几百公斤的工件台,就这样静静地悬浮在光滑的花岗岩基座之上,仿佛失去了重力。
“启动测试!”李晓宇下达指令。
“嗡——”
一阵极其轻微的电流声响起。
两个工件台瞬间启动!
它们像两个幽灵,以惊人的速度在基座上飞掠而过,在中央位置交错时,彼此之间的距离只有几毫米,却如同精密编排的舞蹈一般,互不干扰,流畅至极!
激光干涉仪显示:最大速度2米\/秒,加速度2G,定位精度……5纳米!
“上帝啊……”范·德·维尔看着这一幕,激动得浑身颤抖,“这是……这是未来的光刻机!你们真的做到了!”
就在这时,李晓宇的手机响了。是周将军。
“晓宇,神舟飞船的发射很成功,但我们遇到了一个新的难题。”周将军的声音有些急切,“航天员要进行出舱活动,但我们的舱外航天服,内胆的液冷管路编织工艺一直不过关,散热效果不理想。我们需要一种能够编织复杂三维管路的机器。”
“液冷服编织机?”李晓宇看了一眼身边的苏晚晴。
苏晚晴心领神会,嘴角露出了一丝自信的微笑。
“交给我吧。”她轻声说道,“既然能织出十米长的碳纤维大梁,织一件衣服,又有什么难的?”
半年后。
当第一块由“神光二号”曝光,良率达到95%的0.25微米晶圆下线时;
当第一件由苏晚晴团队研制的,拥有完美散热性能的国产舱外航天服内胆被送到北京时。
李晓宇站在“工业长城”的指挥中心,看着大屏幕上不断跳动的数据。
他知道,他的这套体系,已经不仅仅是一座工厂,而是一台能够为这个国家源源不断输出“工业血液”的强力心脏。
他转头对范·德·维尔说:“你看,我们不仅造出来了,而且比你想的还要快。但这还不够,我们的目标,是那个更短的波长——193纳米(ArF)!”
范·德·维尔看着这个充满野心的年轻人,第一次发自内心地感到,在这个神奇的国度,没有什么是不可能的。