国内当前的光刻机,还采用的是六十年代的接触式光刻机,在移动掩膜时,不留心就会碰触到光刻胶。而掩膜上哪怕是出现一个极其细微的损伤,都将给接下来的集成电路制造,带来无可估量的严重后果。
在此之外,国内现在的光刻机紫光照射,是通过透镜聚焦于一点,对局部电路进行光刻之后,再对另一个局部电路进行光刻处理。对比国外已经流行的伺服电机驱动、紫外光聚焦点对掩膜电路进行扫描式曝光,国内的光刻效率非常低下。
郭逸铭没有兴趣跟在外国人屁股后面,亦步亦趋。
他亲自动手设计,将原来接触式光刻平台,上移之后,通过光学作用,将透镜凝缩的聚焦点,扩张放大后再缩为一条线。
通过步进电机,精密驱动紫外光前后移动,变换曝光位置。
这可不是什么扫描式光刻机,而是后世才逐渐成熟,比扫描式光刻机更先进的步进扫描式光刻机。
这种光刻机,通过调整透镜距离,将原来点状的紫外光聚焦放大为覆盖到单晶硅边缘的条状曝光区。这样就可以一次性实现对整条区域内电路的照射曝光,一下子就将光刻效率提升数十倍,既加快了制造效率,又节约了成本,可谓是一举数得。
为了尽快完成对设备的改造工作,他们一直从80年11月,忙到了81年的3月下旬。
整整五个多月的时间,他们没有一天的休息时间。
为了节约每一份每一秒,尽管材料所就在马路对面,董老他们仍舍不得浪费这么一点点时间。所有参与技术攻关的人员,吃住都在行政楼内,稍微有一点空闲,他们也用来分析、讨论、研究如何对设备进行自动化改造。有好几次都已经深更半夜了,脑子里忽然有了某个思路的董老等人,也爬起来,心急火燎地敲开郭逸铭的房门,与他就此展开论证。
就这样,他们日以继夜的投入到改造工作中,所有人都忙得人不像人、鬼不像鬼,每天一直要忙到最后一丝精力都被榨干才精疲力尽投入梦乡。他们忙得连打理个人卫生的时间都没有,只有利用在进洁净车间经过必须洗漱程序时匆匆洗漱一下。
就这样,一直忙到81年3月23日,第一套完整的半导体制造设备终于装配完成。
设备的安装、调试工作也是一个需要非常小心的活。
高精密的设备,对工作环境的要求也是同样苛刻无比。这个时候,就显出了何师傅等人的本事,他们仅靠着肉眼观察、光影判断,就能精确判断出设备的倾斜角度是否符合要求,其精确率,丝毫不亚于上海厂几位拿着测试设备随时观测的工程师,且做出判断的速度,比他们摆放设备,从各个角度反复测量还来得快!
安装调试工作又用了将近一个月时间,4月17日,设备正式启用,进入试运行。
这是一个足以载入中美电子研究所史册的日子,当天,所有得知消息的研究、行政、工人全都放下了手头的活,聚到了处理器洁净厂房外。虽然他们不能进去,什么也看不到、听不到,但所有人都不肯离去,都默默地等在门口。
几位曾在无线电一所等好几家重点科研单位,从事了数十年半导体制造设备操作,多次荣获先进工作者、劳动模范称号的老技术人员,纷纷各就就位。
严格的设备运行前检查工作,在郭逸铭全体研发人员的瞩目下,一丝不苟地进行着。
他们在前期设备研制改造过程中,就全程参与其中,一些具体操作要领还是源于他们的建议,各种操作流程已经是铭记于胸。在这次开机测试前,他们向郭逸铭拍着胸口保证,哪怕是闭着眼睛,他们也会按照规范要求,圆满地完成设备操作,绝不会出任何纰漏。
郭逸铭相信他们能够说到做到。
尺寸1:1掩膜版早已制造完成,一共准备了12块掩膜版,这一点在工艺上并无特大改进。在操作员控制下,自动上胶机飞速转动,缓缓接近单晶硅衬底,飞快地旋转而过,一层光刻胶就匀称的涂抹到了单晶硅衬底上。
操作员对其厚度、均匀程度检测以后,向郭逸铭他们挑起了大拇指。
一阵轻微的欢笑声,在人群中响起,随即便迅速重归宁静,未到试运行结束,谁也不敢有丝毫放松。
涂抹了光刻胶的衬底,被送进烘焙炉中进行烘焙,使光刻胶干硬成型,并完成内部形变,之后自动进行退火处理。
操作员用操作钳夹出操作盘中,将硬化后的单晶硅衬底送到相邻的另外一个净洁室内。这里,负责操作光刻机的技术人员已经完成了光刻机的预操作,掩膜版盒也已安装到位,见到呈放单晶硅衬底的操作盘传送过来,低头再次检查了一下光刻胶涂抹情况之后,用带着防护手套的手,打开光刻机舱门,小心翼翼将操作盘放置入内,仔细检查之后,关上舱门。
他回到控制位,按工艺流程,快速地在控制仪表盘上进行各项操作:释放掩膜版盒、锁定、选择掩膜版编号、控制所需编号掩膜版放下、输入曝光率、焦深、能量输出强度等各项数据,并通过显示屏核对输入是否正确。一切确认无误,他按动启动开关,机器声轻微嗡鸣,光刻机开始自动工作。
光刻部分,这个流程是在光刻机内部完成,所有人都看不到具体过程,只能默默等待。