2015年8月5日清晨,伏羲实验室的光刻机总装车间内,弥漫着淡淡的金属与润滑油混合的气味。陈研究员戴着白色手套,正用扭矩扳手仔细固定物镜系统的最后一颗螺栓,额头上渗出的汗珠沿着脸颊滑落,滴在防静电地板上,晕开一小片湿痕。“物镜系统安装完毕,同轴度误差0.001微米,符合设计要求!”调试工程师小李的声音带着抑制不住的兴奋,通过对讲机传遍整个车间。
14纳米DUV光刻机的总装工作已进入第12天,这台凝聚了23家高校、15家科研机构心血的“大国重器”,此刻正静静地矗立在车间中央——3.2米高的机身通体银白,正面镶嵌着“伏羲”二字的激光标识,内部的机械臂正以微米级的精度缓缓转动,进行着最后的空载调试。林渊站在车间角落,手里攥着一份皱巴巴的进度表,上面的每一个节点都标注着完成时间,唯有“整机联调”一栏还是空白。
“林总,EUV光源系统已完成对接,准备进行第一次光机联调!”王教授的声音从身后传来,他的白大褂上还沾着些许蓝色的光刻胶痕迹,眼底的红血丝比上周更明显了。林渊转过身,看到王教授手里捧着的测试报告,上面“光源功率稳定55W,连续运行72小时衰减率≤2%”的字样格外醒目。“好!通知各团队,十分钟后启动联调,所有参数实时上传至中央监控平台!”林渊的声音有些沙哑,却带着不容置疑的力量。
联调指令下达后,车间内立刻安静下来,只有设备运行的低鸣和键盘敲击声交织在一起。光刻胶涂布机率先启动,晶圆托盘沿着真空导轨平稳移动,喷头以每分钟0.5米的速度划过晶圆表面,形成一层厚度均匀的光刻胶薄膜。“涂布厚度300纳米,均匀性误差≤1%,正常!”涂布组组长高声汇报。紧接着,晶圆被送入曝光室,EUV光源发出的极紫外光经过物镜系统聚焦,精准投射在晶圆表面的光刻胶上。
中央监控屏幕上,实时显示着光刻图案的成像效果。当第一幅14纳米级的电路图案刷新出来时,所有人都屏住了呼吸——晶圆中心的电路线条清晰锐利,线宽误差控制在0.003微米以内,但边缘区域的图案依然存在轻微的畸变。“像差补偿算法启动,参数正在调整!”小张的手指在键盘上翻飞,屏幕上的畸变区域以肉眼可见的速度收缩。三分钟后,边缘线宽误差稳定在0.005微米,达到了设计标准。
“曝光完成,进入显影工序!”操作员按下切换键,晶圆被送入显影机。显影液均匀喷淋在晶圆表面,未曝光的光刻胶逐渐溶解,露出清晰的电路纹理。当晶圆被取出烘干后,检测工程师立刻将其放入电子显微镜下检测。“良率初步检测89%!”检测结果传来,车间里响起一阵压抑的欢呼声。陈研究员却皱起眉头:“89%还不够,离量产要求的95%还有差距,问题可能出在显影液的温度控制上。”
显影液的温度波动会直接影响光刻胶的溶解速率,进而导致良率波动。林渊立刻召集化学团队和机械团队会诊,海市交通大学的王教授提出:“我们可以采用‘双区温控’方案,将显影液的温度控制精度从±0.5℃提升至±0.1℃,同时在显影机内增加超声波搅拌装置,确保显影均匀性。”这个方案需要对显影机的温控系统进行改造,至少需要48小时。“时间不等人,马上动手!”林渊当即拍板,协调设备厂家连夜送来改造所需的精密温控模块。
改造工作在车间的临时工作区内连夜进行。机械工程师们拆卸显影机外壳时,不小心碰断了一根光纤传感器的连接线,而这种特种光纤国内没有现货,最快需要一周才能从德国采购。“用我们研发的石英光纤替代!”材料团队的张教授突然开口,他从实验室取来一卷直径0.1毫米的石英光纤,“这种光纤的透光率比德国的高3%,耐温性更好,就是接头需要重新研磨。”
研磨光纤接头的工作由经验最丰富的老技工负责,他戴着放大镜,用金刚石砂轮小心翼翼地打磨着光纤端面,每打磨一分钟就用干涉仪检测一次平整度。凌晨三点,当干涉仪显示端面平整度误差≤0.001微米时,老技工才松了口气,双手因为长时间保持稳定而微微颤抖。光纤连接完成后,显影机的温控精度达到了±0.08℃,超声波搅拌装置也安装调试完毕。
第二次联调在清晨六点启动。当晶圆完成显影检测后,检测工程师的声音带着颤抖:“良率94.5%!”这个数字让车间里的欢呼声彻底爆发出来,小陈激动地抱住身边的同事,眼泪止不住地流——他的女儿昨天刚满百天,而他已经快一个月没见过家人了。林渊走到中央监控台前,看着屏幕上稳定的参数曲线,突然想起三个月前李教授晕倒在实验台前的场景,眼眶不禁有些发热。
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