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从光刻间出来,吕辰三人来到陈光远的办公室。
陈光远给三人倒了水:“你们也看到了,有什么想法?”
诸葛彪道:“我一直听说良率上不去,今天总算是明白了,主要因素还是在对准过程上。”
吕辰和钱兰没有说话。
陈光远问道:“你们知道这GCA-201CGS怎么做出来的吗?”
端起茶杯,喝了一口,看着窗外,自顾自说了起来。
“第一次百工联席会议的时候,小吕你从那四项国家级技术中拼出了集成电路,刘星海教授提出了星河计划。”
他顿了顿:“小吕,你知道吗?那个光学微细图形曝光技术,是我研发的。”
吕辰惊讶道:“陈厂长,我从来没听说过,我只知道这个技术是长光所研发的,不知道是您。”
陈光远笑道:“为了在物镜上蚀刻光学刻度,我们研究出了这项技术。当时百工联席会议召开,长光所接到邀请,我就带着这项技术来参加了。”
陈光远顿了顿:“这是题外话,说回来。当时星河计划方项,因为这项技术的原因,刘星海教授要求长光所牵头研制光刻机,因为这项技术,我的老师让我担任了光刻组的组长。”
他回忆道:“星河计划立项之初,虽然有钱先生、夏先生、刘教授,以及我的老师等人支持,但并不顺利,当时专家组吵得不可开交,晶体管和集成电路的路线之争,电子束蚀刻和光刻和路线之争,自己造和外面买的路线之争……,头三个月里,天天都在吵……”
“刘星海教授坚持认为集成电路是未来、光刻是未来、技术要掌握在自己的手里,为此,星河计划第一笔2700万资金,你们红星所一分没拿,全部给了其他组。”
他说道:“当时我们联系了哈工大、上海机床厂、武水院、天津仪表厂……,十几家单位,在长光所研发光刻机。没有图纸,没有样机,没有技术资料可以抄。我们只知道一个原理,光通过掩模版,投影到涂了光刻胶的硅片上,就能把图案转印上去。”
“但“知道原理”和“造出机器”之间,隔着十万八千里。用什么光源?汞灯。但功率要多大?灯管怎么散热?寿命怎么保证?”
“用什么镜头?从哪弄?我们一块玻璃一块玻璃地磨,磨完了装起来测,测完了发现像差太大,拆了重磨。
工作台怎么动?用手推是最原始的方案。但推完了怎么保证位置精度?加丝杠。丝杠精度不够怎么办?加光栅尺。光栅尺做不出来?自己刻。
对准标记怎么设计?十字架。但显微镜下怎么看清楚?加照明。照明角度不对怎么办?改。
每一根螺丝,每一块玻璃,每一个旋钮,都是这么一点一点“试”出来的。”
陈光远笑道:“我们把能想到的东西,一个一个往上加。加完了发现不行,拆了重来。有时候拆着拆着,忽然想通了,哦,原来应该先做这个,再做那个。就这么摸着石头过河,硬是摸出一条路来。”
吕辰三人听得都惊呆了。
陈光远问道:“你们知道这GCA-201CGS,我们花了多少钱吗?”
“多少?”
陈光远比了一个巴掌:“500万不到,仅仅500万不到,但是我敢说,在今天1965年,全世界,美国也好,欧洲也罢,我们的GCA-201CGS都是最先进的,我是没见过德州仪器的光刻机长什么样,但我看过他们的产品,他们没有达到5微米,不要说5微米,10微米他们都没达到。”
他自信道:“的确,我们的良率上不去,一直卡在50%以下,但也是最先进的。我们500万搞出来了,他们的要多少钱,一个亿美金,还是两个亿美金?”
他摇了摇头:“但是,我们现在是先进,可是他们有全球市场在拉动技术更新,他们投再多的钱也不怕,因为本钱能拿回来,我们就不一样,我们面临着封锁,没有全球市场托底,没有钱,产业就发展不起来。”
他说道:“500万是少,但仅仅是一个光刻机,整个星河计划,那就是天文数据,启动资金2700万,第二期建设资金又是5000万,6305厂建设花了3000多万,昆仑计划又是6800万……,这一笔一笔,都是人民群众的血汗。”
“6305厂开始筹建,刘星海教授找到我老师,要求我来当这个副厂长,我老师希望我用亲自研发的光刻机,来为星河计划、为国家的集成电路趟出一条自立之路。”
“除了我,还有厂里那50多位专家,凭着一股劲,凭着对星河计划的感情,刘星海教授相召,他们就来了。”陈光远说着乐了起来,“这些人可都是老烟枪,可是6305厂是洁净区,所以都戒烟了,我也戒了。”
吕辰三人也笑了起来。
陈光远说道:“6305厂建起来了,集成电路的价值国家也看到了,优先保障国防军工,但星河计划要发展,产业要发展,所以首长批准建设第二条生产线,为国家的外贸事业添砖加瓦,在茶叶、丝绸、黑猪鬃之外,再添利器。”
他自顾自说道:“但第二条线不会是这样子,这条线良率上不去,原因今天你们也看到了。”
吕辰点点头:“那陈厂长有什么计划?”
陈光远说道:“新生产线的光刻机,要自动化。”
吕辰愣了一下:“您是说……”
陈光远拿出一个本子翻开,上面画着光刻机的结构示意图。
陈光远拿起粉笔,在“对准系统”和“工作台”两个部分画了圈。
“咱们设计GCA-201CGS时条件有限,只能做到半自动。人工对准,人工步进。”他用粉笔点着那两个圈,“用了这一年多,我发现问题在哪了。”
吕辰三人凑过去。
陈光远继续说:“核心问题有三个。第一,对准。现在是用显微镜+人眼判断,手动调节。第二,步进。现在是用手推动工作台,靠经验定位。第三,监视,当前我们是用显微镜,只能定位位置,不能看到曝光过程。”
他用笔在空白处画了一个流程图。
“一颗芯片,要对准一次。一百颗,就要对准一百次。人的注意力不可能一直保持巅峰,这就是为什么下午良率比上午低,周一良率比周五高。”
他看着吕辰:“你是系统集成专员,整个6305厂的建设你都参与了。你应该明白,咱们下一步要做的,是什么。”
吕辰点点头:“自动化,把最核心的对准和步进,变成自动的。”
“对。”陈光远说,“而且要用咱们自己的技术。”
他在本子上继续画。
“自动对准,用光电检测。在掩模版和晶圆上,做特殊的光学对准标记,比如光栅,比如十字。用光电管接收信号,当信号达到峰值的时候,就是对准了。”
他顿了顿:“这个思路,可以迁移西军电的雷达跟踪技术。他们做雷达信号处理,有现成的峰值检测算法。”
吕辰眼睛亮了:“秦世襄教授那边?”
“对。”陈光远说,“我已经和他通过信,他表示愿意合作。”
他又指向工作台部分。
“自动步进,就用你们正在设计的脉冲电机,加上长光所的光栅尺闭环控制。步进精度做到±1微米。步进的参数,比如X/Y步距、阵列行数列数,可以用二维卡存起来,读卡机自动读取。”
吕辰脑子里飞快地转着。
光电检测自动对准,脉冲电机自动步进,二维卡存储参数……
这不就是一套完整的自动化光刻系统吗?
他看着陈光远:“陈厂长,您这个方案,只改造最核心的对准和步进,不动曝光光源和掩模版架?”
“对。”陈光远说,“这样风险最小,见效最快。解决了人工对准的不一致性,良率就有希望翻倍。而且可以逐步实施,先做自动对准,再做自动步进。紧急情况,还可以切回手动模式。”
他放下笔,看着吕辰:“小吕,咱们这台光刻机,是我设计的。我知道它哪里行,哪里不行。现在你们做这个脉冲电机,正好可以把它最不行的地方,改过来。”
吕辰沉默了几秒,然后重重地点头。
“陈厂长,我明白了。您的这个改造方案,比我们单纯做脉冲电机,高了一个层次。”
陈光远笑了:“别夸我。我就是天天在车间里看,看得多了,就知道问题在哪。你们做技术的,能把电机做出来,才是真本事。”
钱兰问道:“陈厂长,那您说的监视是指?”
陈光远笑道:“这个你们最清楚,方教授研发的光阴极,小吕的方案,方教授已经告诉我了,下一代光刻机集成了那个系统,就能做到实时监控曝光情况。”
诸葛彪感叹道:“那良率怕是能做到60%以上……”
陈光远笑道:“不只是良率的事,良率60%以上只是基本的,单从技术主讲,能突破2微米工艺。”
钱兰和诸葛彪都惊呆了:“2微米工艺,能放多少晶体管。”
吕辰道:“诸葛师兄,钱师姐,技术固然重要,但最重要的是效率,机械对准的效率,比起人工对准,起码要翻几个倍,芯片的成本能极度压缩,这就是优势,能让星河计划成长起来的保障。”
陈光远笑道:“李厂长已经去请梁先生,6305厂的新产线,开春就要建设了,下一代光刻机,已经在长光所开始研发,所以你们这个高频脉冲电机,要抓紧了。”
三人感觉压力一下子大了起来。
吕辰感觉心里有一股劲:“陈厂长,我们会加快的。”
窗外,夕阳西下,余晖洒在6305的崭新厂房上。
这是中国第一座现代化的集成电路工厂。