第五十三章 设备改造跨越式成功!

    手工操作对集成电路的影响可谓是全方面的，不谈人工取件拿件对器件可能造成的污染，首先人的肌肉稳定性、注意力等等方面，和自动设备相比，先天上就居于下风。哪怕是一个极为出色的操作员，在长期枯燥的重复劳动中，也难免会在不经意间出现误操作。而且即便是这个操作员注意力非常集中，肌肉控制力超群，可他每一次移动掩膜、推动光刻头之后，都需要重新对准、聚焦，再怎么熟练的操作员，其复位、步进、精确控制的效率也不可能比机器更高。

    要想提升集成电路制备品质、生产效率，用自动化仪器代替手工操作，是见效最快、最容易实现的，即便是国内较低的自动化测量、控制水平，也可以使得整体水平出现一个飞跃式跨进。

    而且之前，他们已经积累了相当的应用经验。

    当初在制造单晶炉控制部件、运动部件上，他们与单晶炉制造厂家、自动化研究所协作，已经积累了丰富的经验，并具有了相当的默契。郭逸铭他们这次再次与自动化研究所携手，在和上海厂的技术人员进行充分交流之后，对国产的半导体制造设备进行了一次大刀阔斧的改造。

    通过不断改进、尝试，设置了大量的传感器、伺服电机、自控程序，根据人工操作采样结果，采用预制步骤的方式，为如何将原来交由人工控制的各种操作尽可能减到最少，他们绞尽脑汁。

    这方面，材料所也给与了大力协助。

    董老等人得知郭逸铭他们在改进集成电路制造设备的消息以后，对如何实现自动化操作充满了兴趣，很快便也积极投入进来，从技术角度给与了全方面协助。

    他们的支持非常关键。

    论到对这个时代国内最尖端科技的实现方法，最为权威的部门莫过于材料应用所。董老他们查阅大量资料，和所里的技术储备，屡屡在郭逸铭他们改造遇到困难的时候，在关键地方提出了合理建议，从而使得他们得以突破技术难关。

    郭逸铭提供技术思路、材料所负责提供本时代能够解决的技术、上海设备厂丰富的半导体设备制造经验、何师傅等人的超精密加工能力。他们亲密无间的合作，让设备改造进度飞快向前。

    并且随着进度的提前，郭逸铭还对在集成电路制造中，居于最关键技术环节的光刻机设备的改造，做出了全新的改进。

    光刻是进行集成电路制造的首要环节，其精度、成功率，可以说直接决定了集成电路制造的品质，和产品良品率高低，重要性无论如何拔高，都不为过。

    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。

    显示屏上，代表光刻进度的进度条缓慢缩短，渐渐缩短成一个小方块，再缩短为一条线，最后消失殆尽。

    屏幕上跳出一个选项：重启/关机。

    操作员选择关机，按照操作流程关闭氮气阀门、压缩空气、真空，稍等一阵，开仓取出光刻完成的操作盘，放进入显影设备中，浸泡在显影液中进行显影处理。这套浸泡显影、清洗等流程也采用了全自动操作，操作员也如同旁观的郭逸铭他们一样，只能紧盯着控制屏幕，而再也无须亲自动手控制。

    董老毕竟是七十多人的老人了，长时间站立下体力有些不支。旁边的万洪年纪同样不轻了，高国皓好心地让他们坐下休息一会儿，但谁也不肯离去。两个老头子你搀着我、我扶着你，颤巍巍地站在那里，固执地要第一时间看到结果。

    成功还是失败，他们都要第一时间得到确切消息！

    这里面，也有着他们心血的结晶！

    显影结束。

    操作员用操作钳将操作盘取出，将仍带着湿润的操作盘放进烘焙机进行烘焙处理。又是一阵等待，直到显示屏综合监控数据显示出烘焙已结束，操作员打开烘焙机，用操作钳将冷却后的操作盘取出，将其放置到眼前的显微镜下，仔细观察单晶硅衬底上的电路显影结果。如果光刻、显影、清洗、烘焙过程中出现差错，这张单晶片将被废弃，不会转入下一流程。

    他仔细地转动着镜头、调节焦距。

    包括郭逸铭在内，虽然明知道穿戴着无尘工作服，呼吸不会对别人有所干扰，但所有的人都还是连大气都不敢出，目光灼热地看着操作员每一个细微的动作，焦急地等待他的检验结果。

    这个结果，将是对他们这几个月辛勤工作的最佳检验。

    老头子已经站不稳了，两人的面罩玻璃被他们呼出的热气给蒙花。郭逸铭实在看不下去了，硬要将两位老人拉出去，可他们却大发雷霆，坚决不肯离开。郭逸铭等人见他们态度如此坚决，也是极为无奈，只好让他们靠在几个年轻人身上，帮他们支撑摇摇欲坠的身躯。

    仿佛永远也不能完成的检查工作终于结束。

    操作员抬起头来，在无尘工作服的玻璃面罩下，是他闪闪发亮的、略带着一丝水汽的眼睛，一声沉闷的嘶吼透过面罩发出来，传到每个人耳朵里。

    “显影效果极其出色，整片单晶硅衬底没有发现任何瑕疵！这是一片优质品！”

    接下来，将是耗时漫长的化学刻蚀，通过沉积、参杂、离子注射等手段，生成电路、元器件。每一种部件的制造，都需要重复一遍上述环节，整个集成电路的制造将耗费数日的时间。所以真正的集成电路的制造都是采用流水线作业，而不会像这次一样，只用数片单晶硅进行少量试制。完整的集成电路制造，郭逸铭他们是不可能在今天内就看完整的。

    但迈过了前面这个最重要的关卡，尤其是每一道工序都要重复运用的光刻机，表现如此出色，可以说，这次的试运行至此已经圆满成功。

    他们对设备的改造，完美地达到了当初的设计要求！

    听到操作员传出的那一声嘶吼，董美堂身躯忽然挺立，眼中亮光一闪，正要笑出声来，随即，瞬间又软了下去，就连身边的郭逸铭用力想要抱住他也抱不住。他整个人像泥一样瘫软，再也没有一丝的力气可以支撑身体。

    但在他双眼紧闭的脸上，却是一幅极度满足的笑容，笑得非常灿烂和甜蜜。

    我们，成功了！