次日清晨,姜明趕到物理所半導體實驗室時,三號爐已經進入新一輪拉晶階段,老孫坐在轉台旁操控旋鈕,大劉守著記錄台,把爐內溫度、轉速和液面變化逐項寫進表格。
姜明脫下外套交給周承安,先看牆上的運行時間,再看老孫手邊的查表紙。
「三號爐現在用的是哪一組前饋參數?」
「昨晚換過一次,進氣流量按新表走,慢速反饋還在原來的區間。」老孫沒有回頭,「溫度沒有亂,晶棒肩部也接得住。」
姜明走到觀察窗旁,隔著玻璃看爐內亮著的熔區。
晶體從液面向上生長,轉台的動作連續而細密,石英管內壁殘留的舊痕跡已經清理過,備用彈簧和加熱迴路也完成了檢查。
大劉把最新記錄遞過來。
「每隔十分鐘報一次,三號爐沒有出現高頻擺動,拉晶直徑變化在規定範圍內。」
姜明看完記錄,正要詢問上一次爐次的電阻率,王守武從測試室走出來,手裡夾著一份剛列印的測試單。
「新批矽晶圓的電阻率散差降到百分之五以內,六片抽樣結果都在邊界內,爐次之間的差距也壓住了。」
姜明接過測試單,先看測量位置,再看樣品編號和探針接觸記錄。
「測量橋校過零點嗎?」
「方旭東昨晚覆核過,標準片和空載值都正常。」
「把原始讀數一起給我。」
王守武轉身從測試台取來一沓記錄,姜明把兩份資料疊在一起,對照同一片晶圓中心、邊緣和過渡區的電阻率變化。
幾名新調來的研究員站在旁邊,其中一人看著表格,忍不住說道:「百分之五已經達到現行要求,再往下壓,產量會受影響,光刻環節也會被拖慢。」
另一人接話:「現在的片子已經能做器件,工藝總要給生產留出餘地。」
姜明聽見以後沒有回頭爭辯,只讓周承安取來防塵服、鑷子和顯微鏡載片。
他從待投片盒裡挑出一片晶圓,放到顯微鏡下觀察二氧化矽鈍化層,又沿著邊緣轉動樣品,查看切割線和崩邊位置。
鏡下的鈍化層厚度處在允許範圍,表面也沒有明顯結構性缺陷,只有右下邊緣存在一處米粒大小的缺口。
那道缺口在肉眼下並不醒目,鑷子碰到邊緣時,碎屑才從切割面上掉下來。
姜明把晶圓夾出載片,直接放進廢料盒。
旁邊的研究員臉色變了:「這片的主體區域沒有問題,崩邊只在邊角,光刻後也未必會影響結區。」
姜明取出第二片,指向相同位置。
「這片進入光刻以後還要經歷清洗、烘乾、擴散和封裝,器件裝到制導設備上以後會承受振動和溫度變化,邊緣缺口會沿著應力集中處繼續擴展,什麼時候斷路取決於下一次載荷,生產線不能用運氣判斷壽命。」
研究員抿住嘴,仍然不甘心。
「可若每片都按這個標準篩,報廢率會抬高。」
「報廢率抬高,原因要寫在工藝記錄里,不能把缺陷藏進合格品。」
姜明將廢料盒推回台面中央,拿起記錄筆,寫下樣品編號、崩邊位置和判廢理由。
這次他寫得很慢,確保每個字都能被後續檢驗人員辨認。
王守武接過記錄,看完以後對實驗室所有人說道:「聯合攻關按零缺陷紀律執行,現行標準只代表當前生產能力,代表不了航空太空飛行器件的安全邊界。」
那幾名研究員相互看了看,先前的抱怨沒有繼續下去。
他們原本覺得姜明把普通晶圓當成了精密儀器,直到看見他把判廢原因逐項寫入檔案,才意識到這個要求並非臨時起意,任何一處被放過的邊緣缺陷,最後都可能變成無法追溯的失效原因。
王守武把測試單收攏好,重新分配了抽檢任務。
「中心區、邊緣區和切割線全部測,出現異常的樣品單獨封存,不能混進下一道工序。」
姜明點頭,又讓大劉把新批電纜和無水乙醇送到材料台。
廠里後勤部剛送來一批物資,電纜按規格綑紮,無水乙醇裝在帶封口的玻璃瓶里,交接單上寫著數量、批次和領用單位。
姜明逐項核對以後,將其中一部分分給光刻組,剩餘物資鎖進聯合攻關專用櫃。
「這批晶圓完成鈍化層覆核以後,安排更高難度掩膜光刻,掩膜機台先做空片校驗,不能直接上正式樣品。」
周承安記下安排,問道:「正式樣品的優先順序怎麼排?」
「先做電阻率最穩定的爐次,再做邊緣數據完整的樣品,任何編號缺項都退回。」
姜明說完,走到三號爐旁邊。
老孫已經結束肩部生長,正在把轉台速度往下調,大劉拿著查表紙站在他身後,兩人配合得比過去熟練許多。
姜明看過運行曲線,發現後半段溫度變化雖然還在允許範圍,爐內加熱電流卻出現了細小的周期起伏。
「老孫,先別繼續升功率。」
老孫把手停在旋鈕旁,回頭看他。
「你看出哪兒不對?」
「曲線整體能接上,電流起伏和溫度變化的相位沒有完全重合,可能是爐內熱區響應變慢,也可能是加熱元件表面出了問題。」
老孫立即讓大劉降低轉台速度,自己調出上一爐記錄進行對照。
姜明穿好防塵服,等這一爐完成取棒以後,才讓老孫打開外層檢修蓋。
石英管內壁沒有破裂,加熱支路的接線也保持完整,碳棒表面卻有幾處淺色剝落痕跡,碎屑落在下方托盤裡,形狀細小,若不打開檢修蓋,很容易被爐內亮光遮過去。
老孫用鑷子夾起一塊碎屑,放到白紙上。
「碳棒剝了皮,難怪電流往上跳。」
姜明沒有立即更換整組碳棒,只讓周承安把剝落位置拍照編號,再測量剩餘截面的尺寸和電阻。
「先記錄老化參數,保留這一支作為對照樣品,備用加熱元件按同樣條件測一遍。」
王守武走到爐旁,看著那幾處剝落痕跡。
「這一爐還能繼續用嗎?」
「可以完成當前爐次,下一爐不能按原計劃運行。」
姜明把記錄表壓在檢修台上。
「射頻感應加熱方案提前啟動預研,先解決熱源壽命和耦合效率,再談替代三號爐,不能等碳棒徹底失效以後才找辦法。」
老孫拿起鉛筆,在維修表上補了一行。
「我去整理舊感應線圈,廠里倉庫里還有一套拆下來的高頻電源。」
「先別接入生產爐,拆開檢查絕緣和冷卻水路,所有改動留圖。」
老孫點頭,帶著大劉去倉庫找材料。
實驗室里重新忙起來,光刻組開始校驗掩膜機台,測試組逐片覆核晶圓電阻率,周承安守在記錄台旁,將碳棒剝落、爐溫響應和電流波動分別編號。
姜明站在三號爐前,透過觀察窗看著殘留熱區。
這一爐的良率和電阻率已經取得進展,可設備本身也露出了新的壽命邊界,工藝越往前推進,暴露出來的限制越具體,下一輪突破必須從熱源結構開始。
王守武把剛整理好的晶圓測試單交給姜明。
「這批片子可以進入掩膜光刻,篩出的缺陷樣品全部單獨封存。」
姜明接過資料,翻到最後一頁,確認每一項都有操作者簽名,隨後在批准欄落筆。
「開始。」
光刻室的門被推開,研究員們抱著樣品盒依次進入,三號爐旁的檢修燈仍亮著,碳棒剝落的記錄被壓在最上方。
姜明轉身走向光刻室,口袋裡的紅頭文件與爐前記錄疊在一起,年底撤回的期限正在逼近,制導計算機需要國產硬體,國產硬體又被材料與設備的每一道邊界牽制。
他剛走到門口,老孫從倉庫方向送來一張舊感應線圈的拆檢表。
表格最下面,標著一組從未在三號爐上使用過的高頻電源參數。