第176章 試刻蝕

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  2020年12月2日。

  下午三點十七分,順豐的快遞車停在了鴻遠飛鳥總部樓下。

  蘇辰親自下樓簽收。

  一個不大的恆溫包裝箱。外面貼著"精密儀器/防震/禁止倒置"的標籤。發貨方是上海矽產業集團的子公司——新昇半導體。

  蘇辰把包裝箱拿回三樓的DRIE實驗室,戴上無塵手套,小心翼翼地打開。

  三片矽片。

  300mm P型<100>晶向,厚度625微米。表面呈鏡面般的銀灰色光澤,在實驗室的白熾燈下微微反光。

  蘇辰拿起第一片,舉到燈下檢查。

  沒有肉眼可見的缺陷。表面平整度達標。

  他把三片矽片依次放入無塵儲存盒,然後在方案紙上寫下:

  矽片到貨。3/3合格。試刻蝕時間確認:12月3日。

  然後他拿起手機,給周志遠發了一條消息:

  "矽片到了。明天早上六點開始參數計算。"

  周志遠秒回:"我五點五十上線。"

  蘇辰看了一眼這條消息,沒有回覆。他把手機放在桌上,轉身走向DRIE設備。

  他需要做最後一次設備檢查。

  刻蝕腔體、氣體管路、溫控系統、真空泵——每一個部件他都親手檢查了一遍。這台DRIE設備是鴻遠飛鳥去年花了八百萬從德國採購的,是目前實驗室里最貴的一台設備。

  但明天它要做的事情,是這台設備的設計者從未想過的——在300mm尺度上進行高精度MEMS刻蝕。

  因為按照博世自己的技術路線,300mm的MEMS刻蝕至少還需要兩到三年的預研時間。

  而蘇辰準備用一次試刻蝕完成它。

  檢查完設備後,蘇辰坐回實驗台前。

  桌上攤著二十四張草稿紙——十三張是他自己的,七張是和周志遠一起推導的,四張是周志遠獨立完成的角向對稱性降維方法。

  從250mm到300mm。從一個人到兩個人。從等效熱彈性近似法到三階修正模型。

  所有的理論準備都已經完成。

  剩下的,就是明天的六個小時計算——和那一次試刻蝕。

  蘇辰看了一眼窗外。深圳的12月初,天色暗得很快。路燈已經亮了。

  他站起來,關了實驗室的燈,鎖了門。

  回到宿舍,他吃了一碗泡麵,洗了個澡,定了明天五點半的鬧鐘。

  然後上床睡覺。

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  他睡得很沉。沒有做夢。

  ……

  2020年12月3日。凌晨五點半。

  鬧鐘響了。

  蘇辰睜開眼睛,起床,刷牙,洗臉,換上實驗服。

  五點四十五分,他走進了DRIE實驗室。

  打開所有設備的預熱程序。DRIE設備的刻蝕腔體需要十五分鐘達到工作溫度。真空泵需要十分鐘抽到工作真空度。

  五點五十分,他打開電腦上的計算程序。

  周志遠的視頻通話準時接入。

  "早。"屏幕那頭,周志遠已經坐在了中科院力學所的辦公室里。他的桌上擺著一杯咖啡和兩個麵包,顯然打算在這裡坐一天。

  "早。"蘇辰說。

  "參數都輸好了?"

  "輸好了。三組溫度梯度、刻蝕氣體配比、功率曲線。全部按照我們最終確定的方案。"

  "好。"周志遠深吸一口氣,"那就開始吧。"

  蘇辰按下了回車鍵。

  屏幕上,計算程序開始運行。

  進度條出現:0.1%。

  正則化格林函數修正——角向對稱性降維版本——開始計算300mm矽片在DRIE刻蝕條件下的三階非線性熱力學響應。

  預計完成時間:5小時47分鐘。

  蘇辰靠在椅背上,看著屏幕上緩慢移動的進度條。

  "去吃個早飯吧。"周志遠說,"五個多小時呢。"

  "不餓。"

  "那我吃了。"周志遠拿起麵包開始啃。

  蘇辰沒有回應。他的眼睛盯著屏幕,但視線似乎穿過了屏幕,看著更遠的地方。

  ……

  時間一分一秒地過去。

  進度條的增長極為緩慢——每分鐘大約移動0.3%。

  七點整,進度12.8%。

  八點整,進度23.1%。

  九點整,進度33.5%。一切正常。所有中間結果都在收斂。

  蘇辰終於起身去倒了一杯水。

  十點整,進度43.9%。周志遠在北京那頭已經喝完了第二杯咖啡。

  十一點整,進度54.2%。

  十一點十七分,計算程序彈出了一個警告框。

  蘇辰的身體瞬間繃緊。

  他湊近屏幕——

  "第七區域三階耦合項疊代次數超出預設閾值。當前疊代:847次。預設上限:800次。"

  "怎麼回事?"周志遠的聲音從屏幕另一端傳來,帶著緊張。

  蘇辰沒有說話。他飛快地打開了計算日誌,查看第七區域的數據。

  300mm矽片在計算時被劃分為十二個區域。第七區域位於矽片邊緣偏內側——正好是三階非線性效應最強的過渡區域。

  "是邊界條件的奇異性。"蘇辰說,"第七區域的溫度梯度在過渡區段出現了一個局部極值,導致三階項的疊代收斂變慢。"

  "會影響最終結果嗎?"

  "不會。"蘇辰看了三秒鐘數據後說,"殘差仍然在收斂,只是收斂速度慢了。把疊代上限調到1200次就行。"

  他手動修改了參數,讓計算繼續。

  進度條繼續前進。

  周志遠鬆了一口氣。但蘇辰的表情始終沒變——從始至終都是那種平靜的、近乎冷淡的專注。

  十二點零三分,進度64.7%。第七區域的疊代在第1031次收斂了。

  蘇辰看著這個數字,在筆記本上記下:第七區域邊界過渡段三階項收斂較慢。後續需要優化該區域的網格劃分密度。但不影響本次計算結果。

  午飯是林薇讓前台送上來的——兩份盒飯,一份是蘇辰的,一份是留給他下午吃的。

  蘇辰用五分鐘吃完了盒飯。

  十二點四十五分,進度75.1%。

  一點三十分,進度85.4%。

  兩點整,進度91.2%。

  所有區域的計算結果都在收斂。三階修正模型的預測值正在逐步輸出。

  兩點二十分,進度95.0%。

  蘇辰站起來,走到DRIE設備前。

  他從無塵儲存盒中取出第一片300mm矽片,檢查了一遍,然後放入刻蝕腔體的載台上。

  關上牆體門。

  回到電腦前。

  兩點四十七分。

  進度條跳到了100%。

  計算完成。

  屏幕上彈出一個結果窗口,密密麻麻地列著數百個參數——溫度、氣壓、功率、時間、氣體流量——每一個參數都精確到小數點後四位。

  這些就是300mm試刻蝕的全部工藝參數。

  "完成了。"周志遠的聲音有些沙啞——他已經在屏幕前坐了將近九個小時。

  "完成了。"蘇辰說。

  他開始將參數逐一輸入DRIE設備的控制面板。

  溫度梯度曲線——輸入。

  刻蝕氣體配比——輸入。

  RF功率曲線——輸入。

  循環時間參數——輸入。

  每一個參數他都核對了三遍。

  三點零七分。所有參數輸入完畢。

  蘇辰站在DRIE設備的控制面板前。

  右手懸在啟動按鈕上方。

  "蘇辰。"周志遠的聲音從屏幕那頭傳來。

  "嗯。"

  "……加油。"

  蘇辰沒有回應。

  他按下了啟動按鈕。

  "嗡——"

  DRIE設備啟動了。真空泵的聲音在安靜的實驗室里顯得格外清晰。刻蝕腔體內的氣體開始按照預設的配比注入。RF功率按照計算出的曲線緩緩上升。

  刻蝕開始了。

  300mm矽片表面,等離子體在納米尺度上雕刻著微結構。每一個刻蝕循環都在矽的晶格中切割出精確的溝槽——深度、寬度、側壁角度——每一個維度都由蘇辰的三階修正模型預測,由周志遠的角向對稱性降維方法計算。

  蘇辰站在設備前,一動不動。

  他的眼睛盯著控制面板上實時跳動的數據——腔體溫度、氣體壓力、RF功率、刻蝕速率——每一個數字都在預設範圍內。

  沒有異常。

  十五分鐘過去了。

  三十分鐘過去了。

  一個小時過去了。

  三點五十二分。第一輪刻蝕循環完成。

  蘇辰看了一眼中間數據。刻蝕深度符合預期。側壁粗糙度在可接受範圍內。

  "第一輪正常。"他對周志遠說。

  "好。"周志遠的聲音裡帶著一絲顫抖。

  四點三十七分。第二輪刻蝕循環完成。

  五點零一分。第三輪刻蝕循環完成。

  五點二十八分。

  設備發出一聲輕微的"嘀"。

  刻蝕完成。

  所有循環結束。腔體開始降溫。真空泵繼續工作,抽走殘餘氣體。

  蘇辰等了五分鐘,等腔體溫度降到安全範圍後,打開了腔體門。

  他用鑷子小心地取出那片300mm矽片。

  在燈光下,矽片表面的微結構隱約可見——一排排整齊的溝槽,如同微觀世界裡的城市天際線。

  但肉眼看不出精度。

  蘇辰把矽片放到白光干涉儀的載台上。

  這是測量MEMS微結構精度的金標準設備——通過光波干涉原理,可以達到納米級別的測量精度。

  他啟動了測量程序。

  白光干涉儀的探頭開始在矽片表面掃描。數據實時傳輸到電腦上,屏幕上漸漸浮現出一幅三維地形圖——那是300mm矽片上微結構的真實形貌。

  掃描持續了大約八分鐘。

  五點四十一分。

  測量完成。

  電腦屏幕上彈出了最終結果。

  蘇辰盯著屏幕。

  周志遠在北京那頭也盯著共享的屏幕。

  側壁角度:12.07°

  精度偏差:±0.018°

  側壁粗糙度:Ra 2.3nm

  實驗室里安靜了五秒。

  "……十二點零七度。"周志遠的聲音從屏幕那頭傳來,帶著明顯的顫音,"正負零點零一八度。蘇辰——你做到了。"

  蘇辰看著屏幕上的數字。

  12.07度。

  目標是12.08±0.03度。實際結果是12.07±0.018度。

  精度不僅達標——而且遠超預期。

  ±0.018度。這個精度甚至比250mm的12.03度驗證時的±0.025度還要好。

  這意味著——三階修正模型不僅在300mm尺度上成立,而且它的預測精度隨著尺度增大而提高。

  這不是工程經驗。這是理論的力量。

  "理論是對的。"蘇辰說。

  他的語氣很平靜。就像在陳述一個他一直知道的事實。

  "理論是對的!"周志遠在屏幕那頭重複了一遍,這一次他的聲音大了很多,"蘇辰,你知道這意味著什麼嗎?三階修正模型在大尺度上的精度反而更高——這說明我們的理論框架捕獲了正確的物理本質——不是近似,不是擬合——是真正的物理規律!"

  蘇辰沒有說話。

  他從口袋裡掏出手機,打開和林薇的對話框。

  打了四個字:

  "成功了。12.07。"

  消息發出去後,他把手機放回口袋。

  然後他走回實驗台,拿起筆,在方案紙上寫下:

  300mm試刻蝕 v1.0 結果:

  側壁角度12.07° | 精度±0.018° | 粗糙度Ra 2.3nm

  矽片使用:1/3

  三階修正模型驗證:通過

  備註:第七區域邊界過渡段三階項收斂較慢(疊代1031次)。後續優化網格密度可進一步提高計算效率。

  寫完後,他看了一眼旁邊無塵儲存盒裡剩下的兩片矽片。

  沒有用到。

  一次就成功了。

  ……

  三十秒後,林薇的手機震動了。

  她正在辦公室里和周琳討論技術分享會的議程。看到蘇辰的消息後,她的動作頓了一下。

  "成功了。12.07。"

  四個字。沒有感嘆號。沒有表情包。

  但林薇的眼眶在那一瞬間微微泛紅。

  她迅速調整了表情,把手機遞給周琳。

  周琳看了一眼屏幕,然後抬頭看著林薇。她的嘴唇動了動,但什麼都沒說出來。

  "12月5號的技術分享會。"林薇說,聲音平穩,"議程要改一下。"

  "怎麼改?"

  "原來的議程是介紹250mm等效熱彈性近似法的工程應用方法論。現在——加一個環節。"

  "什麼環節?"

  林薇看著窗外。深圳12月的天空,乾淨得幾乎沒有一絲雲。

  "300mm MEMS刻蝕的實驗驗證成果發布。"

  周琳倒吸了一口氣:"直接公布?"

  "直接公布。數據、參數、精度——全部公布。但只在技術分享會上公布,只對聯盟成員企業。不對外。"

  "為什麼不對外?"

  "因為對外公布的時機不是現在。"林薇說,"現在公布,博世會立刻調整策略。我需要給我們爭取更多的時間。讓博世繼續按照他們的節奏來——他們以為我們還在250mm上掙扎。讓他們繼續這麼以為。"

  "但聯盟成員企業知道了,消息不會泄露嗎?"

  "會泄露。但泄露也需要時間。"林薇說,"從分享會到消息擴散到博世耳朵里,至少需要一到兩周。這一到兩周——足夠了。"

  "足夠什麼?"

  "足夠讓宏遠精密的第一批設備到貨並安裝調試。足夠讓華潤微的良品率優化方案啟動。"

  她頓了一下,然後說:

  "300mm的消息是一張牌。我要在最好的時機打出去。現在不是公開打的時機——但聯盟內部必須知道。因為這個消息會讓那23家報名企業明白一件事——"

  "什麼事?"

  "它們押對了。"


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