大兴启航超级工厂,芯片制造中心第四产线无尘室。
机柜上的绿灯常亮,高频示波器上的波形拉成一条毫无杂波的平滑直线。
赵崇明站在机台前,怀里抱着装有区熔提纯高纯硅晶圆的金属密码箱。
他盯着悬浮在静子框架内的金刚石砂轮盘,神色迟疑。
七百二十五微米,直接磨到十二微米。
这不是普通的打磨,而是在剥去一整块硅原子的骨架。
“韩院长。”赵崇明转身,看向站在控制台后的韩栋。
“我建议更改试机流程,区熔高纯硅成本太高,目前国内没有能力稳定制备,箱子里这些是光电所攒了三年的家底。”
赵崇明将密码箱放在一旁的防静电工作台上,双手按在箱体边缘。
“不能直接用高纯硅上机,机台虽然排除了供电谐波,但砂轮下压的动态反馈只存在于虚拟模型中,我要求先使用普通的直拉法硅晶圆进行牺牲性试车。”
刘海波站在机台侧面,点头附和:
“韩总,赵所长的建议符合设备调试的工程逻辑,任何新机台,首次吃刀必须用便宜耗材探底。”
韩栋看着赵崇明紧张的神态,没有任何犹豫。
“同意。”韩栋给出指令。
“去备料库取三片八英寸普通直拉法硅片,分三次测试,建立厚度梯度数据。”
赵崇明松了一口气,立刻转身对身后的助手下令。
“去领料,定三个测试目标。
第一片,减薄到一百微米,这是目前国际上的安全加工区。第二片,打到五十微米,亚临界区。第三片,直接冲击十二微米的物理死线。”
五分钟后,三片带有暗灰色金属光泽的八英寸直拉法晶圆被送入无尘室。
第一片晶圆被机械臂吸起,平稳放置在磁悬浮机台的真空吸盘上。
真空泵启动,晶圆被死死锁实在承托台上。
刘海波在控制台键盘上输入参数。
“初始厚度:725微米。目标厚度:100微米。冷却液喷嘴开启,流量设定每分钟两升。”
韩栋站在监控屏幕前,接通燕京超算主节点。
“盘古系统接管减薄进程,开启每秒五千次高频力反馈闭环。”
大屏幕上,晶圆与砂轮的相对位置模型生成,绿色的受力曲线出现在坐标轴底端。
指令下达,机台内部的电磁场发生偏转。
悬浮在半空的两百公斤金刚石砂轮盘开始旋转,转速被设定在极低的每分钟一百转。
没有高速旋转带来的离心撕扯,只有沉闷且稳定的电磁磁通量输出。
砂轮盘在Z轴方向缓慢下沉。
监控屏幕上,高度差数据快速跳动。十毫米。五毫米。一毫米。
当数字变成零的瞬间,金刚石微粒与硅片表面发生物理接触。
尖锐的摩擦声没有出现。高纯水冷却液冲刷在接触面上,带走微不可见的硅粉。
赵崇明紧盯示波器和屏幕上的受力反馈曲线。
砂轮盘下压的一瞬间,切向阻力骤增。就在阻力上升的万分之一秒内,盘古系统作出了回应。
系统强制削弱了下压方向的电磁托举力。
原本两百公斤的自重加上下压的推力,在接触硅片的瞬间,被电磁场精准抵消掉百分之九十九点九九。
留在硅片上的真实下压力,只有不到五十克。
砂轮在五十克的微弱压力下,磨掉一层硅材,随后盘古根据阻力变化,再次调整电磁力。
每一微秒,下压力都在几十克到几百克之间高频跳动,完美贴合硅晶格的切削抗力。
四十多分钟后,砂轮盘抬起。
真空吸盘释放。
机械臂将晶圆移出,送入旁边的全自动超声波清洗槽,高频声波震落表面附着的碎屑。
晶圆被转移至高精度激光测厚仪的检测台上。
探头扫描。
刘海波读取数据。
“中心厚度:100.01微米。边缘四点厚度测试:99.98微米、100.02微米、99.99微米、100.01微米。”
刘海波知道会达标,但没想到会如此完美。
“厚度均匀性偏差:正负0.8微米。表面无宏观裂纹,边缘无崩边脱落现象。”
赵崇明快步走到检测台前,低头看着那片薄了许多的硅片。
正负0.8微米的偏差。
在一百微米的厚度下,这个均匀度已经属于顶尖设备才能跑出的数据。
美国进口的机台,在这个厚度下,标称公差通常在正负两微米左右。
但这仅仅是第一片安全区的测试。
“上第二片。”赵崇明直起身,表情严肃。
机械臂运转,第二片直拉法晶圆就位。
“参数修改。目标厚度:五十微米。”刘海波操作终端。
五十微米,这是一个极度危险的区间。
硅片在降低到这个厚度时,本身的刚性会产生断崖式下跌。
它不再是一块坚硬的脆性金属盘,而是一张带有轻微弹性的薄膜。
内部残余的应力,会迫使晶圆发生翘曲。
只要下压不均匀,翘起的边缘就会被高速旋转的砂轮瞬间撕裂。
“继续执行闭环反馈。”韩栋没有修改控制指令。
机台再次运转。
减薄进程推进到八十微米时,赵崇明开始紧张起来。
“韩院长,晶圆自身的应力开始释放了。”赵崇明指着屏幕上的波形图。
“切向阻力出现了极不规律的跳动,晶圆表面已经不再是一个绝对的平面。”
韩栋看着屏幕上的波动红线。
“盘古在压制它。”韩栋给出判定。
机台内部,电磁力场的调整频率达到了极限。
砂轮盘的倾斜角被强制锁死在绝对水平面上。
不论晶圆本身想向哪个方向卷曲翘起,下压的五十克电磁力场,都精准砸在翘曲点上,将它强行压平在吸盘表面进行切削。
三十五分钟后。
机台停止,砂轮升起。
第二片晶圆清洗完毕,送入测厚仪。
刘海波看着扫描出的结果,喉结滚动了一下。
“厚度测试。中心:50.00微米。边缘四点极差:正负0.5微米。”
数值不升反降,厚度越薄,公差越小。
赵崇明眼中满是惊骇。
这违背了传统的机械加工常识。
越薄的东西越难控制公差,误差会随着物理刚性的丧失而无限放大。
但在盘古系统面前,晶圆失去了变形的权利,算力接管了物理形态。
“这台机器没有加工极限。”赵崇明看着刘海波。
“只要能提供足够精度的检测探头,它甚至能把硅片磨成单原子层。”
韩栋走到控制台前。
“五十微米不是终点。”韩栋说道。
“光电所的探测器,要求无损到达十二微米,第三片上机,直接见底。”
赵崇明亲自带上手套,拿取第三片晶圆,放在吸盘上。
这已经不再是普通的测试,这是在触摸半导体加工工艺的绝对边界。
十二微米厚度的八英寸单晶硅,即便是在国际最顶级的实验室环境里,也是用高浓度氢氟酸进行缓慢腐蚀才能做出的极品,根本没人敢用砂轮去硬磨。
“目标厚度十二微米。”刘海波输入参数。