半导体芯片光刻机的核心部件，极紫外光源的金属反射镜必须光滑如原子排列——表面起伏不能超过1纳米，相当于头发丝的八万分之一。天津大学精密仪器团队在《机械工程前沿》发布突破性研究：利用等离子辅助切割技术（PaC），仅需3秒就将多晶锡表面粗糙度从8.53纳米降至0.8纳米，这项成果有望打破高端芯片制造设备的国外垄断。
纳米级“皱纹”成芯片制造拦路虎
极紫外光（EUV）光刻机的心脏——锡液滴靶材，每秒需承受5万次激光轰击产生13.5纳米波长的光源。若靶材表面存在纳米级瑕疵，会导致光路散射，如同用毛玻璃做镜头。传统单点金刚石车削（SPDT）虽能雕刻原子级精度，却对多晶材料的“晶界缺陷”束手无策——不同晶粒的变形差异会产生“纳米台阶”，最高达48纳米。
研究团队发现，晶界如同金属的“关节”，加工时引发的应力集中会让材料“慢性骨折”。更棘手的是，多晶锡熔点仅232℃，高速切削易引发“黏刀”，残余应力高达41.6兆帕，相当于在硬币上压着两头非洲象。
等离子“微创手术”消除晶界
团队开发出两阶段“纳米整形术”：先用1500℃氩等离子体“熨平”晶界，再用金刚石刀具精修。感应耦合等离子体（ICP）装置喷出蓝色火焰，在3秒内将表层晶粒从20微米熔合为毫米级单晶区域，消除90%晶界。这相当于用“分子熨斗”抚平金属皱纹，使材料接近完美晶体状态。
实验数据显示，经过0.9千瓦等离子处理的多晶锡，切削后表面粗糙度（Sa值）从8.53纳米降至0.80纳米，降幅超90%。残余应力更降至10.7兆帕，仅为传统方法的四分之一。团队负责人房丰洲教授比喻：“就像先给金属敷胶原蛋白面膜，再实施纳米级微雕。”
从实验室到芯片厂的技术跃迁
在模拟工业场景的测试中，该技术展现出惊人效率：直径10毫米的锡片经3秒处理形成1.24毫米厚“单晶层”，加工速度比激光重熔快5倍。更关键的是，整套设备无需真空环境，氩气消耗量仅为激光设备的1/20，成本降低至半导体企业可接受范围。
目前该技术已用于高精度光学元件制造，团队正与芯片设备商合作开发量产工艺。正如论文通讯作者赖敏所说：“我们的目标是将原子级加工从‘实验室艺术品’变成‘工业流水线产品’。”未来这项技术或拓展至铜、铝等材料加工，为7纳米以下芯片、太空望远镜反射镜提供关键技术支撑。
技术解码
晶界：多晶材料中晶粒间的“接缝”，易引发应力集中和变形
残余应力：加工残留在材料内部的“隐形伤疤”，可能导致微裂纹
等离子熨平：利用高温梯度使晶粒重组，消除微观缺陷
行业影响：该技术使极紫外光源稳定性提升30%，助力突破EUV光刻机核心部件国产化瓶颈。在可控核聚变靶材、X射线聚焦镜等领域，原子级表面加工技术正从“卡脖子难题”转为“中国智造新名片”。