光刻作為芯片製造流程中最關鍵的環節,其基本原理其實很簡單,就是用光,來完成對矽片的雕刻。
光刻中的矽片,就像是掛在牆上的投影布,而光刻機則是投影儀,
如果投影布表麵不平整,出現起伏,那投影的畫麵自然就會扭曲變形。
在光刻中,矽片的表麵瑕疵,則會導致投影上去的電路設計路變形,從而導致良率降低,甚至整張晶圓報廢。
所以想要得到一張能用來製造芯片的矽片,則需要把切割後的單晶矽片進行拋光打磨,直至它的表麵平整度低於1.5nm RMS。
這相當於在電影院掛上一塊大幕布,它的表麵起伏不能超過一根頭發絲大小,無限接近於完美的鏡麵。
因此,這對矽片製造拋光工藝要求,自然就顯得極其重要了。
從圓珠筆頭上的小鋼珠,到芯片的原材料矽片,再到光刻機上的鏡片,最後甚至是科幻三體中表麵完美無暇的水滴……
其實考驗一個文明工業水平高度的,就是看你能把一個物品造得有多精細。
而造精細的東西,自然就需要空氣乾淨的潔淨室,不然空氣中全是灰塵細菌,再怎麼打磨造不出合格的矽片。
“其實這些年我們通過仿製島國的設備,已經可以達到2.6nm RMS的平整度了,但無論我們再怎麼檢查,哪怕每一個零件都已經達標了,但依然沒辦法繼續突破……”
嚴輝穿一邊穿著防護服,一邊向康馳介紹著他們的研究進度。
“拋到2.6nm RMS用的是什麼拋光液?”
“以SiO2為基礎,加入0-70wt%的雙氧水,最後用KOH調節pH到8.5。”
康馳點了點頭:“先看看再說吧。”
兩人穿好防護服後,很快就來到了拋光實驗室,然後由嚴輝主持,向康馳演示了一次拋光實驗。
在傳統的矽片拋光打磨中,通常會先用機械拋光機,對矽片進行初步打磨,再清洗,最後進行化學機械拋光,也稱為精磨。
精磨是一種利用拋光液的化學腐蝕功能,配合機械轉盤的機械打磨,兩者互相配合來達到矽片的工藝標準。
實驗的結果是3.1nm RMS,比他們能做的極限還差不少。
康馳沉思了片刻,然後說道:“換成30wt%Al2O3基液,加65wt%高錳酸鉀作為化學拋光液,用5wt%HNO3調成8.0的PH值再試一遍。”
嚴輝點了點頭,帶著研究員們調配好拋光液,然後重新進行了一次實驗。
“平整度5.9nm RMS。”
看到這個結果,原本還有點小期待的嚴輝,不由露出一抹失望的神色。
但康馳卻依然不為所動,又報出了一組拋光液配比,讓他們重新進行第三次實驗。
“平整度5.9nm RMS。”
5.9?
還是5.9?!
是巧合嗎?
雖然5.9顯然是遠遠不達標的,但嚴輝卻似乎意識到了什麼,有些驚訝地轉頭看向康馳。
“你……計算好的?”
“算是吧。”
康馳點了點頭。
這下嚴輝徹底呆住了,
要知道,化學機械拋光的技術難點,除了拋光設備的硬件要達標之外,還要根據設備性能、矽片參數,來調配化學拋光液,以達到化學拋光和機械拋光的完美配合。
要想調試得好,首先就需要對設備了如指掌,其次這是豐富的拋光液調配經驗。
但康馳僅僅隻是通過一次實驗演示,就能看似輕鬆地報出兩組不同成分的拋光液,並在後續的實驗中,達到同一數值的平整度……
這多少有點匪夷所思了吧?
哪怕是已經參與過無數次測試的嚴輝,在沒有經過計算機模擬的情況下,也絕對做不到如此精準的控製,
估計誤差至少得有個0.3nm RMS。