2014年5月10日,北京西郊,“深渊”实验室。
原本整洁精密的“盘古1号”无尘车间,现在看起来就像是一个疯狂科学家的水暖五金店。
机器的外壳被拆开了,无数根透明的聚四氟乙烯软管像血管一样插进了光刻机的核心曝光区。旁边摆着几个巨大的不锈钢桶,里面装着经过二十道工序提纯的超纯水,正在通过高压泵发出沉闷的嗡嗡声。
“第42次注水曝光实验,开始。”
随着朱教授一声令下,在那极其狭窄到只有几毫米的镜头与晶圆缝隙间,一股清澈的水流被注入。紫色的激光束穿透水层,轰击在涂有特殊疏水涂层的晶圆上。
三分钟后。
显影结束。
朱教授满怀期待地将晶圆放在高倍电子显微镜下。
然而,下一秒,老人的手重重地拍在了操作台上。
“还是不行!全是麻子!全是麻子啊!”
屏幕上显示的并不是清晰的电路图,而是一片仿佛被散弹枪打过的惨烈景象。原本应该笔直的纳米线条,被无数不规则的黑斑炸断、扭曲。
“气泡。”
林向阳站在屏幕前,脸色凝重。
那些黑斑,就是水中的微小气泡。
在宏观世界里,水里的气泡微不足道。但在纳米世界里,每一个直径几百纳米的气泡,都是一个致命的凹透镜。当激光穿过它们时,光路发生散射,就像是在底片上撒了一把沙子。
“这就是‘气泡的诅咒’。”
化工疯子陈志平顶着一头乱糟糟的头发走过来,手里拿着一张检测报告,“我们用的水已经是18兆欧的超纯水了,还在真空脱气机里转了三圈。理论上里面一个气体分子都不该有。但在高速流动时,水流冲击晶圆表面,会产生‘空化效应’,凭空炸出无数纳米气泡。”
“这怎么解?”赵子明看着那一堆废片,心疼得直抽抽,“如果不解决气泡,这水下光刻就是个笑话。良率连0.1%都不到。”
“两个方向。”
林向阳伸出两根手指,目光在陈志平 和 王博身上扫过。
“第一,化学。老陈,水里必须加东西。我要一种能改变水的表面张力,让气泡‘站不住脚’的添加剂。但前提是不能影响水的折射率。”
“第二,物理。老王,流场不对。现在的注水方式太粗暴了,像是在用消防水龙冲洗地板。我要你设计一个温温柔柔的喷头,让水流像丝绸一样滑过去,把气泡带走,而不是产生气泡。”
“这比造原子弹还难。”陈志平嘟囔着,“又要纯,又要加料。这简直是在让和尚吃肉还得念经。”
“那就去做那个破戒的和尚。”林向阳拍了拍他的肩膀,“一个月。我要看到没有麻子的晶圆。”
……
接下来的两周,实验室变成了炼丹房。
陈志平彻底疯了。
他把铺盖卷搬进了实验室。为了寻找那种完美的“消泡剂”,他翻遍了所有的化学试剂手册。
“乙醇?不行,挥发太快,影响折射率。” “氟化表面活性剂?不行,会腐蚀镜头镀膜。” “聚乙二醇?不行,粘度太高,流不动。”
陈志平就像神农尝百草一样,配制了上千种溶液。他的眼睛熬得通红,干涩难忍。
“老陈,滴点眼药水吧。”助手递过来一瓶人工泪液。
陈志平机械地接过瓶子,仰头滴了两滴。
清凉的液体在眼球表面迅速铺开,原本干涩的角膜瞬间湿润了。
陈志平眨了眨眼。突然,他整个人僵住了。
他举起那瓶不起眼的眼药水,盯着上面的成分表: “透明质酸钠……苯扎氯铵……聚乙烯醇……”
“润湿性……铺展性……”
陈志平喃喃自语,“眼药水之所以能瞬间润湿眼球,是因为它极大地降低了水与角膜的接触角,破坏了气泡附着的张力!”
“如果不去‘消灭’气泡,而是让水‘超级亲和’,让气泡在生成的瞬间就被水膜挤破呢?”
他猛地冲向实验台。
“快!给我拿那种医用级的双子表面活性剂来!还有,把那个做隐形眼镜护理液的配方调出来!”
“我要调一杯‘超级眼药水’!”
……
与此同时,数字世界。
王博的日子也不好过。
如果说陈志平是在炼丹,那王博就是在“驭龙”。
他控制着向阳云闲置的数万台矿机算力,日夜不息地运行着CFD(计算流体力学)模拟软件。
屏幕上,红色的湍流像恶龙一样在镜头下方翻滚。
“还是不行。”王博盯着屏幕,“当扫描速度超过每秒500毫米时,水的剪切力太大,边缘会卷入空气。如果降低速度,光刻效率又太低。”
“我们需要一个笼子。”
林向阳不知何时站在了他身后,“把水关起来。”
“笼子?”
“对。”林向阳拿起纸笔,画了一个奇怪的结构。
“传闻ASML在搞出一种叫‘气刀’的东西。但在现在,我们造不出那么精密的部件。”
“我们用笨办法。”林向阳在注水口的外围,画了一圈吸气口。