接下来两天,主楼会议室的门,几乎从未关闭。
烟雾缭绕的空气里,混合着钢笔划过纸张的沙沙声、激烈的辩论声、偶尔因找到思路而提高的兴奋语调,以及暖气管片单调却持续的嗡鸣。
讨论进入了真正的深水区。
不再仅仅是确定“五微米”这个目标,而是围绕着如何实现它、稳定它,以及看清下一步的路径,展开了一场场触及筋骨的“技术解剖”。
光刻技术本身,被拆解成一个个子系统。
光学部的张工将一叠厚厚的像差分析数据拍在桌上:“球差、彗差、像散、场曲……我们的复消色差物镜设计理论没问题,但加工装配的累积误差让这些‘魔鬼’全跑出来了。尤其是这个场曲,视场边缘的像质塌陷得厉害,导致芯片边缘的图形永远比中心的模糊、变形。”
他指向一张光学传递函数曲线图,边缘视场的曲线就像体力不支般早早垂下了头。“不解决这个,五微米工艺的均匀性就是空谈。我们需要更精密的定心磨边机,需要装配环境恒温恒湿,更需要一套严格的装调检测流程,而不是靠老师傅‘感觉’对上了就行。”
精密机械室的王工接着摊开工作台的运动误差分析图,那上面用不同颜色的线条标注着定位误差、直线度误差、角度摆动误差,像一幅抽象的、令人头疼的地形图。
哈工大的周工补充道:“蜗轮蜗杆的背隙可以调,但磨损带来的误差是时变的。更麻烦的是导轨的直线度,我们在三米长的花岗岩平尺上检测,微米级的起伏像连绵的小山丘。工作台跑过去,就像车开在坑洼路上,能不抖吗?”
他带来的振动测试记录显示,车间地面的低频振动频谱与工作台误差出现的高峰时段惊人地吻合。
“隔振是系统工程,光给光刻机穿‘厚底鞋’不够,得给整个车间,甚至整栋楼做‘减震地基’。”
材料匹配成了新的焦点。
光刻胶,这种当时国内尚属空白、完全依赖极少量进口或简陋自配的神秘感光材料,其性能的不稳定成了最大的“黑箱”。
专门研究光刻胶的工程师苦笑:“不同批次的胶,灵敏度能差一倍;涂胶的均匀性,转速差十转,厚度能差几十个纳米;前烘温度波动两度,显影时间就得跟着变。我们现在是在用做化学实验的精度,去要求微米级的图形转移。没有标准化的胶,没有自动化的涂胶显影设备,工艺窗口窄得像条缝。”
检测与良率控制,更是让所有人眉头紧锁。
如何判断一块曝光后的图形是合格的,靠老师在显微镜下一片片数线条、量宽度,效率低下且主观。
陈光远指出:“我们需要快速的、定量的检测手段。哪怕是最简单的光学对比度测量仪,或者自己搭建一套基于光电倍增管的透光率扫描系统。把‘看起来差不多’变成‘数据达标’。良率统计也不能只算最后封装测试通过的,要从涂胶开始,每一步的损耗、缺陷类型和数量都记录下来,画出‘缺陷地图’,倒逼前道工序改进。”
讨论从单项技术,不可避免地扩展到系统集成。
光刻机不是光学、机械、控制、材料的简单堆叠,它们之间存在着复杂的耦合与干扰。
武水院的赵工再次强调了电力质量问题,并提出了一个更细致的监测方案。
在光刻机电源入口、控制柜、乃至关键电机和灯源处,都加装简易的电压电流记录仪,同步记录时间戳,一旦出现曝光缺陷,可以回溯到是否是某一时刻的电网扰动所致。
这个想法得到了积极响应,记录数据、建立关联,正是他们开始共识的工作方法。
就在讨论有些陷入“问题太多、无从下手”的疲惫感时,吕辰将之前与宋教授、谢凯推敲过的两个跨界思路,正式提了出来。
“第一个思路,我们称之为‘模拟实验与数字化双胞胎’。”吕辰走到黑板前,画了一个光刻机的简化示意图,又在旁边画了一个虚拟的方框。
“在真正昂贵的硅片和光刻胶上试错,成本太高。我们能不能先纸上谈兵,再沙盘推演?”
他解释道:“纸上谈兵是指,集中数学和物理力量,尝试建立光刻过程的关键数学模型。比如,光源通过物镜成像的光强分布模型、光刻胶曝光反应的化学动力学模型、甚至初步的热膨胀和应力变形模型。不用很精确,哪怕是最简化的版本,也能帮助我们理解各参数之间的影响关系,预测可能出现的缺陷模式——比如,如果照明不均匀度超过5%,边缘线条宽度会如何变化?”
他顿了顿,看到几位理论出身的研究员眼睛开始发亮,继续道:“沙盘推演则更直观。我们可以用透明玻璃或石英片代替硅片,用掺有荧光染料或遮光微粒的特殊液体模拟光刻胶的流动和分布。用改装的电影摄像机加显微镜头,拍摄曝光瞬间光强分布的变化、模拟胶在旋转涂布时的流动形态。这能让我们看见过程,比如基片表面微小不平整如何导致胶厚不均,气流如何干扰图形。”
陈光远摸着下巴,沉思道:“这个思路……跳出了就设备论设备的圈子。有点像打仗前的侦察和推演。模型可能不准,模拟可能失真,但能给我们方向,减少盲目试错。尤其是那个‘看流动’的想法,很有意思。光学我们擅长,流体力学……所里也有相关专业的人,可以试试。”
“第二个思路,是关于标准化与模块化。”谢凯接过话头,他拿出几张草图,上面画着光刻机几个主要功能模块的分解图,以及设想中的接口定义。
“我们现在造的是原型机,一切以能跑通为首要目标。但未来要走向稳定生产和迭代升级,就必须考虑架构的可持续性。”他指着图纸说,“比如,能否定义一个照明模块接口,规定光强、均匀度、光谱的标准测试方法和连接方式?这样,未来光源升级了,可以相对独立地替换和验证。同样,物镜模块、工作台模块、控制柜……都尝试进行接口和性能的标准化定义。”
他拿出另一份清单:“还可以开发一套光刻工艺工具箱。不是实物工具箱,而是一套文件和技术规范。比如,一个常用图形库,每类图形都附带经过验证的、针对我们当前这套五微米工艺的推荐曝光参数范围。再比如,一份典型缺陷图谱及可能原因分析指南。让新来的工程师,不是从头摸索,而是站在一个基础平台上工作。”
上海机床厂的刘工立刻表示共鸣:“这个好!我们机床行业也在尝试搞部件标准化。如果光刻机的核心部件能有相对统一的接口和性能标准,我们加工起来目标更明确,也便于批量制备备件,不至于一台机器一个样,维护起来要命。”
激烈的思想碰撞持续了两天。
会议室的烟灰缸满了又清,清了又满;稿纸写满了一张又一张;暖水瓶来回打了好几次。
最终,所有的讨论、争执、建议和共识,都凝结成了一份沉甸甸的《“星河计划”光刻及关联技术关键问题与需求清单》。
这份清单不再是泛泛而谈,而是分门别类,清晰地列出了:
光学系统:特定规格的定心磨边机需求、高精度干涉仪需求、像差在线检测方案设想……
精密机械:超平花岗岩平台加工精度指标、新型减振材料试验需求、工作台寿命测试方法与标准草案……
工艺材料:光刻胶性能标准化指标建议、涂胶显影设备原理样机设计需求、工艺窗口实验设计……
控制与检测:多路同步数据采集系统方案、快速线宽测量装置技术指标、缺陷自动识别算法预研方向……
系统与标准:“光刻模块接口标准”草案编制任务、“工艺工具箱”内容框架与分工……
前沿与模拟:光刻过程简化数学模型研究课题、流体\/热力学模拟实验方案与设备需求……
每一个条目后面,都初步标注了负责或牵头单位、建议解决路径、以及期望的时间节点。
这份清单,将由宋颜教授带回北京,提交给“星河计划”领导小组,成为协调全国力量、下发攻关任务的直接依据。
临别前夜,陈光远在所里小食堂安排了一顿简单的送行饭。
依旧是朴素的饭菜,但气氛格外热烈。
大家以茶代酒,互道珍重。
“宋教授,小吕,小谢,你们这一趟,给我们带来了很多新想法啊。”陈光远感慨道,“不光是技术上的,更是一种做事的方法和思路。先瞄准能打到的目标,用数据说话,用系统思维解决问题,还要看得更远……这些,比单纯解决几个技术难题更重要。”
宋颜教授郑重道:“陈所长言重了。长光所的务实作风和攻坚精神,才是我们学习的榜样。这份清单是大家共同智慧的结晶,我们一定带回去,全力推动。明年四月,等着你们的好消息!”
“一定!”长光所的同志们异口同声,眼中充满了坚定的期待。
正说着道别的话,吕辰忽然开口:“宋教授,谢师兄,这两天我们反复讨论光刻机的振动、温漂和稳定性问题,其实都是设备‘健康状态’的监测与控制。这让我想到了咱们的‘电子耳朵’。”
他转向陈光远,解释道:“陈所长,我们研发了一套基于振动和声音的故障早期预警系统,对旋转机械特别有效。刚才听周工说油田的设备故障率高,维护全靠老师傅的经验……”
陈光远眼睛一亮:“我明白你的意思了!你们想去大庆看看?那边的钻机、柴油机、抽油机,全是铁疙瘩,坏了就影响产量。你们那‘电子耳朵’我知道,的确能派上用场,能解决大问题!”
宋颜教授沉吟片刻,看了眼吕辰和谢凯眼中跃跃欲试的光芒,点了点头:“也好。我们搞科研,最终就是要服务于国家工业。去亲眼看看国民经济一线最迫切的需求,对我们把握研发方向有百利而无一害。只是……时间要卡紧,不能耽误哈工大的正事。”
谢凯也点头支持:“是的,宋教授。我们的技术不能只待在实验室和轧钢厂。油田的环境更恶劣,需求更直接,是检验和提升电子耳朵的绝佳试金石。说不定,那里发现的问题,能反向推动我们传感器和算法的改进。”
陈光远立刻道:“宋教授,我倒是有个办法,我给你们派一台车,从长春直接北上,经肇源进大庆,然后折向哈尔滨。虽然路难走点,但能深入油田腹地,看看真实工况。我估算,多花两天时间,但收获的价值可能远超这两天。”
想了想又道:“我让所里给大庆油田办个电话,就说北京来的技术专家,有一项可能对油田设备维护有革命性意义的新技术,想去做个短期调研交流。他们肯定欢迎!”
于是,行程就此改变。
第二天清晨,吉普车驶离长光所,迎着初冬的寒风,向北驶向辽阔的松嫩平原,驶向那片正被石油工人唤醒的黑色沃土。
汽车在东北平原上疾驰,窗外的景色变成了辽阔的、覆着薄雪的黑土地,一望无际。
偶尔路过的村庄,屋顶上积着雪,烟囱冒着笔直的炊烟。
车里,吕辰三人和司机张师傅聊得火热,从傻狍子到黄大仙,从长白参到大老虎,又从小鬼子到四野军……,一桩桩一件件,聊得兴致勃勃。
不知不觉,天色向晚,铅灰色的云层压得很低,旷野上的风裹挟着雪粒,抽打得吉普车帆布篷哗哗作响。
原计划赶到肇源县城,但一段被秋雨泡软又冻硬的车辙路让车速不得不一缓再缓。
“宋教授,看这天气,怕是赶不到了。”张师傅眯眼看了看天色,“前面快到新肇了,是个大镇。要不咱们找个地方借宿一宿?这路晚上走太危险。”
宋颜教授看了看表,又望向窗外苍茫的田野,点了点头:“安全第一。小吕,小谢,你们看呢?”
“听教授的。”吕辰应道。
吉普车拐下国道,驶入新肇镇。
街道两旁是低矮的砖房和土坯房,炊烟在寒冷的空气中笔直升起。
张师傅显然有些经验,直接将车开到了镇子东头一处看起来院落较宽敞的人家门前。
院门开着,能看到里面整齐的柴垛和一辆胶轮大车。
“老乡,打扰了!”张师傅下车话喊道,“我们去大庆公干,天晚了路不好走,想在咱这借个宿,方便吗?”
应声从院里出来的,二十多岁的汉子,个头高大,脸庞粗粝,但眼睛亮堂,透着一股利索劲儿。
他裹着一件旧军大衣,看到吉普车和陌生人,先是一愣,随即露出爽朗的笑容。
“同志,你们这是……?”
张师傅上前说明来意。
男子一听,立刻侧身往院里让:“快进来!北京来的专家同志?这可是贵客!媳妇,是去大庆的专家!”
这汉子姓杨,名叫杨大勇。
杨大勇高声让媳妇烧炕烧水,然后起身,拎起墙角一个旧布袋和一卷细铁丝,对吕辰等人咧嘴一笑:“吕同志,你们先坐着,我出去转转,看能不能给咱桌上添个菜。”
不等吕辰反应,他就闪身出了门,消失在东北隆冬的夜幕里。
约莫一个多小时后,就在吕辰等人已洗漱完,坐在热炕上整理资料时,院门响了。
杨大勇带着一身寒气进来,脸上挂着得意的笑容,从布袋里掏出两只羽毛鲜艳、还在扑腾的野鸡!
“运气不赖!”他嘿嘿笑着,“下晌看见它们在那片草稞子活动,就知道有戏。用了个活套,没伤着皮毛,肉也新鲜!”
他媳妇一边嗔怪丈夫瞎折腾,一边眼里满是自豪。
不到一小时,一盆热气腾腾、香气扑鼻的野鸡炖蘑菇就端上了炕桌。
那浓烈的、纯粹的野味鲜香,是吕辰两世为人记忆中都罕见的味道。
就着这盆珍馐,主客之间的生分彻底消融。
杨大勇讲他冬天套野鸡、夏天摸鱼的本事,讲镇上的趣事,眼神里闪着光说:“我报了名,开春可能就去大庆了!听说那儿缺人,能学开机器!”
吕辰等人听着,心中触动。
这个国家最深厚的伟力,不只在于他们正在攻关的精密芯片,也在于这片土地上无数个像杨大勇这样,充满生命力、学习欲和奉献精神的普通青年。
他们要做的,就是让前者的成果,更好地武装后者。
一夜无话,第二天告别时,杨大勇不仅指了路,还硬塞了一小包自家炒的松子:“路上嗑着解闷!同志们,一路顺风!等我去大庆学了技术,咱们还会再见!”
车子发动,吕辰回头望去,杨大勇站在晨光中用力挥手,身影挺拔如黑土地上的白杨。
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