你手裡的智慧型手機、筆記型電腦、甚至電動汽車，都有一個共同點。它們的“智慧”來自奈米級晶片。晶片越小，性能越強。要製造這種細如髮絲百分之一的線路，人類使用的是一種聽上去像科幻電影的技術：極紫外光刻（EUV Lithography）。這項技術的核心，是一種波長只有 13.5 奈米的特殊光，EUV光。比可見光短20倍，比X光長一點。但你知道嗎？這種光不僅看不見，還不能用透鏡聚焦，只能靠鏡子反射，而且必須在真空中運行。這究竟是為什麼？這束神秘的EUV光又是怎麼造出來的？讓我們一步一步揭開它的秘密。01什麼是EUV光？EUV，全稱是 Extreme Ultraviolet，中文叫“極紫外線”。它是電磁波譜中一種介於紫外線和X射線之間的光，波長為 13.5 奈米。這相當於人類頭髮直徑的約 1/5000。在光刻中，光的解析度（成像最小線寬）大致取決於它的波長。波長越短，就越能“照清楚”更小的結構。EUV 之所以重要，是因為它的短波長能突破以往193奈米ArF光刻的極限，實現2nm以下的晶片工藝。02EUV光從那兒來？你可能以為，只要造個短波長的雷射器就能搞定。但現實是：EUV波長太短，現有的傳統雷射器根本做不到。所以工程師們想出了一種非常野路子，但又極其巧妙的方案：用電漿體炸出來的光！工藝名稱：LPP（Laser Produced Plasma）基本原理是這樣的：1. 釋放一個微小的錫（Sn）液滴，直徑只有幾十微米；2. 用高功率CO₂雷射轟擊這個液滴，把它瞬間加熱到幾萬攝氏度；3. 錫在高溫下被電離，變成電漿體，發出強烈的電磁輻射；4. 這些輻射中有一小部分，恰好是13.5奈米波長的光；5. 通過多層反射鏡系統提取出這部分光，形成EUV光源。這種方法每秒鐘要產生5萬次小爆炸，極其精密複雜。03為什麼EUV光不能用透鏡聚焦？EUV 的另一個“脾氣”是：它根本不能穿透任何玻璃或透鏡。這是因為：EUV 光在接觸普通材料（玻璃、空氣）時，會被完全吸收；連最薄的石英窗都無法讓13.5nm的光穿過。更別說用透鏡聚焦了。EUV系統只能使用多層反射鏡；每個鏡子是由約40層不同折射率的材料（如鉬/矽）疊加而成；每面鏡子僅反射60-70%的能量；光路最多經過6~8個反射鏡，能量損失極大；所以光源必須非常強。04為什麼EUV光刻必須在真空中？很簡單，因為：空氣會把EUV光完全吸收。那怕幾毫米的空氣層，就能讓13.5nm的光徹底“消失”。所以整套EUV系統，從光源、掩模到晶圓，必須全程在高真空環境下運行，而且封閉系統中不能有一點塵埃。這也解釋了為什麼ASML製造EUV光刻機時，需要一個高達180噸的超大腔體，全封閉、抽成真空，並維持極高的潔淨度。05EUV光刻機到底有多難造？光源功率400W 以上（以前幾十瓦都困難）。光斑頻率5萬次/秒液滴轟擊。真空系統<10⁻⁶ Pa 高真空環境。鏡面精度表面誤差 <0.1nm。系統成本超過 1.5億美金製造周期，單台裝置裝配 + 偵錯 >1年全球能造這種機器的公司只有一家：荷蘭的 ASML，核心反射鏡由德國蔡司負責，幾乎沒有備選方案。06那為什麼要費這麼大勁搞EUV？總結下來有三點：1. 只有EUV能滿足2nm及以下的解析度需求；2. 相比多重曝光、浸沒光刻等老辦法，EUV更高效；3. 電晶體密度更高、能耗更低、晶片性能更強。儘管EUV初期投入巨大，但對於先進製程（7nm/5nm/3nm）而言，已是必選項而非“可選項”。07結語每一次晶片的躍遷，背後都是物理極限的突破。EUV光刻，堪稱現代工程的奇蹟。它將天文望遠鏡的光學、多次反射鏡的精度、電漿體的混沌控制、以及雷射與真空系統結合在一起，為我們打開了一扇製造未來晶片的大門。當你看到晶片從5nm進步到3nm，不只是數字的變化，那是整個人類光學、材料、熱控、電子工程協同努力的結晶。 (羅羅日記)