2013年,盛夏的深川,依旧溽热难当。
但启明芯中央研究院内,那间肩负着华夏光刻胶“凤凰涅盘”使命的启明芯-国家光刻材料联合实验室里,
气氛却比室外任何一个角落都要更加炽热和……专注。
顾维钧,这位在启明芯内部以严谨、务实、且对技术细节追求到极致而着称的元老级技术大牛,
此刻正身着厚重的无尘服,站在一台最先进的原子力显微镜(AFM)前,
神情专注地观察着刚刚完成28纳米图形转移的硅晶圆表面,那如同微缩城市般精密复杂的纳米级线路。
他的额头上,渗着细密的汗珠,眼中布满了血丝,显然又是一个通宵未眠。
在他身后,是同样全神贯注的、来自华科院化学所、华清大学、以及启明芯材料科学部门的核心研发骨干。
他们每一个人,都在为了一个共同的目标,燃烧着自己的智慧与激情。
神农一号光刻胶配方V9.9在实验室取得28纳米线宽图形验证的成功,
确实给整个团队带来了巨大的鼓舞,也向国家最高层传递了强烈的信心。
但顾维钧和林轩都非常清楚,这,仅仅是一个开始。
实验室的惊鸿一瞥,与真正能够在大规模集成电路制造产线上,
稳定、可靠、高效地进行数十万、数百万次重复曝光与刻蚀,
并始终保持极高良品率和极低缺陷密度的“工业级”光刻胶,两者之间,还隔着一条比马里亚纳海沟还要深邃的技术鸿沟!
“V9.9配方,在分辨率和线边缘粗糙度(LER)上,确实达到了世界一流水平。”
顾维钧放下手中的测试报告,声音带着一丝沙哑,“但是,它的工艺窗口,还是太窄了!”
所谓的“工艺窗口”,指的是光刻胶在实际生产过程中,
对曝光能量、显影时间、烘烤温度等关键工艺参数变化的容忍度。
工艺窗口越宽,意味着光刻胶对产线环境的细微波动越不敏感,良品率也就越容易控制。
而V9.9配方,虽然在理想的实验室条件下表现惊艳,
但一旦工艺参数稍有偏差,其成像质量便会急剧下降,甚至出现图形畸变或缺陷。
“还有,它的储存稳定性,也需要进一步提升。”
另一位负责材料表征的专家补充道,
“我们发现,V9.9配方在室温下放置超过72小时后,
其部分核心光敏成分会出现微量的降解,导致其感光灵敏度和分辨率略有下降。
这对于需要长途运输和大规模仓储的工业化产品来说,是不可接受的。”
“更不用说,成本控制了。”一位来自“芯影光材”的工程师,
也是联合实验室中少数具有产业化经验的成员,无奈地摊了摊手,
“V9.9配方中使用的那几种核心含氟聚合物单体和PAG(光致产酸剂),
其合成路线极其复杂,提纯难度也极高,导致其最终成本,
几乎是东瀛JSR或信越化学同类产品的三到五倍!这样的价格,即使我们自己用,恐怕也难以承受大规模量产的压力。”
工艺窗口太窄!储存稳定性不足!生产成本过高!
这三座大山,如同无情的拦路虎,横亘在“神农一号光刻胶”从实验室明星走向产业化国之重器的道路之上。
面对这些新的、也更加严峻的挑战,整个联合实验室再次进入了饱和式攻击和极限迭代的攻坚模式。
顾维钧将整个研发团队分成了若干个并行的攻坚小组,分别针对光刻胶核心树脂的分子量分布优化与链结构修饰、高效PAG的筛选与合成工艺改进、溶剂体系的优化与稳定剂的筛选、
以及各种微量功能性添加剂的精密调控等关键技术方向,进行多路径、多方案的同步探索。
林轩虽然身在香江,无法时刻亲临一线,但他几乎每天都会通过加密视频会议,听取顾维钧的进展汇报,
并利用他那超越时代的“未来记忆”为团队提供一些极具前瞻性和颠覆性的“破局思路”。
比如,在如何拓宽光刻胶工艺窗口的问题上,当团队还在传统的调整PAG扩散速率或优化烘烤曲线等常规思路上打转时,林轩却“不经意”地提醒他们,可以尝试研究一下
“光刻胶分子链在曝光过程中,其玻璃化转变温度(Tg)的动态变化,
以及这种变化与显影过程中溶解速率选择性的内在关联”。
这个看似天马行空的提示,却直接点醒了负责高分子物理研究的小组!
他们通过引入一种能够在曝光后显着提升聚合物Tg的特殊“交联促进剂”,
成功地在不牺牲分辨率的前提下,将V9.9配方的工艺窗口,拓宽了近30%!
再比如,在如何提升光刻胶储存稳定性的问题上,当团队还在尝试各种传统的“抗氧化剂”或“阻聚剂”时,
林轩却从“量子化学”的角度,“猜想”PAG分子在暗储过程中,可能存在某种“非辐射跃迁导致的缓慢分解”机理,
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