Сергей Суханов - Перелом. Часть 3 [СИ]

И, несмотря на все эти ухищрения, поначалу выход годных микросхем был равен нулю. Немного поигравшись с параметрами толщины фоторезистов, интенсивности источника света, длительности засветки, с легированием - народ отчаялся получить годные микросхемы и стал варварски выдергивать их из техпроцесса на разных стадиях - изучать, а что там вообще происходит ? Стандартная практика. Проблема была в нечеткости линий, причем иногда что-то все-таки сначала получалось и затем портилось уже на последующих этапах.

Тут-то и подоспели оптические датчики вибраций. Понатыкав их пару десятков, электронщики и обнаружили, что внешне неподвижная проекционная колонна дрожит как лист на ветру. Загвоздка крылась в системе охлаждения - дело в том, что еще раньше оптики наелись с температурными деформациями, из-за которых начинали ехать оптические оси и изображение расплывалось. Поэтому они встроили в систему множество трубок, по которым текла охлаждающая жидкость - они проходили через держатели линз и охлаждали как сами держатели, так и линзы - те ведь тоже нагревались проходящим через них светом. А сами трубки были жесткими - по ним-то вибрация и пробиралась внутрь оптической системы. Введение гибких сочленений частично решило проблему - оптика стала выдавать нужные десять микрон разрешения. Но было понятно, что дальше проблема встанет во весь рост. Конечно, можно было бы на время засветки вырубать охлаждение и потом запускать его чтобы вернуть температуру, а следовательно и размеры элементов оптической системы в норму, на которую они и были рассчитаны. Но это потребует остановок, что снизит коэффициент использования аппаратуры. Делать более жесткой систему оправок для линз тоже не выход - там требовалось множество регулировочных винтов, которыми выставлялись сами линзы - а то не все получались с нужными параметрами и таким перемещением - вдоль или поперек оптической оси, а то и с наклоном к ней - частично компенсировали погрешности изготовления - ведь передвинуть линзу зачастую проще, чем сделать ее точно в размер. Была еще мысль охлаждать воздухом, но это приведет к высоким турбулентностям внутри световой колонны, то есть коэффициент преломления воздуха будет меняться самым непредсказуемым образом, что опять же приведет к искажениям. Оптикам было над чем поразмыслить.

А ведь линзовики уже активно шлифовали стекляшки для засветки сразу всей площади пластины, что увеличит размеры элементов оптической системы а, следовательно, и их абсолютные перемещения при тепловых деформациях - головной боли еще прибавится. С другой стороны, при этом можно будет и останавливать засвечивание без особой потери производительности - ведь при засветке целой пластины тонкие работы по перемещению шаблона уйдут с этапа изготовления пластин на этап изготовления фотошаблонов, что существенно уменьшит время прохождения одной пластины, так что можно будет немного и потерять в производительности - на круг все-равно будет выходить существенная прибавка.

Тем более что мы перешли уже на пластины диаметром пять сантиметров и оптики утверждали, что искажения будут минимальны, благо для контроля сферичности поверхностей применяли интереференционные методы, позволявшие визуально определить, где еще надо подшлифовать, так что на доводку одной линзы уходило не более месяца, что с учетом параллельной работы десятка постов шлифовки позволит получать нам по одной проекционной установке каждые три месяца.

Правда, тут пока были проблемы с однородностью поля засветки - если при засветке каждой микросхемы в отдельности было достаточно только одного источника света, то для целой пластины их потребуется минимум шесть - и этот свет надо как-то распределить равномерно, что пока не получалось - источники давали горбы и спады освещенности. Впрочем, была идея сделать количество источников по количеству микросхем на одной пластине - при этом горбы засветки придутся на сами элементы микросхем, а спады - на окружающие их площадки для пайки выводов - их можно будет засвечивать на менее тонких процессах.

Пока же установка была мало того с шаговой засветкой, так еще и одна, поэтому все операции выполнялись на ней с многочисленными возвратами - отлегируют каналы - и снова на засветку, теперь уже шаблонами стоков или истоков, потом отлегируют их - и обратно на засветку - уже для металлизации. Одна пластина возвращалась в эту проецирующую установку до десяти раз. Зато мы уже получали микросхемы памяти емкостью 256 бит - почти на десять килобайт в сутки, при выходе годных целых пять процентов - шла отладка технологии, и тут оптические приборы для измерения малых перемещений были очень кстати. Пока эти перемещения выполнялись вручную, но электронщики уже прикрутили и управляющую ЭВМ, отлаживая автоматизированную засветку пластин - мы начиная с апреля снизили выпуск микросхем памяти в пользу микросхем логики, чтобы ее хватило на все эти эксперименты с управляющими ЭВМ, тем более что их требовалось уже много - народ входил во вкус.

Так, тем же электронщикам управляющая ЭВМ была нужна в том числе и для проверки микросхем перед металлизацией - как я упоминал, выход годных микросхем с проектными нормами в 10 микрон поначалу был очень мал. Проблема, напомню, заключалась прежде всего в качестве монокристалических пластин - там было слишком много дефектов, и если для более "толстых" процессов они зачастую были некритичными, то для десяти микрон каверна на поверхности запросто могла перекрыть полностью весь канал - ведь в местах дислокаций все процессы происходят интенсивнее - в том числе и диффузия, и травление, и адсорбция. Это я еще молчу про неоднородность легирования кристаллов и пластин - мало того что кристаллы могли иметь разное сопротивление по длине, а значит пластины из одного кристалла также могли различаться по степени базового легирования, так еще и сами пластины могли иметь неоднородное легирование по своей поверхности - тепловые потоки в расплаве были неоднородны, и эта неоднородность приводила к неоднородности материала, присоединявшегося к растущему кристаллу - в какой-то момент подошел материал с чуть повышенным уровнем легирующих добавок, в какой-то - с чуть пониженным - и вращение тигля и кристалла, с помощью которого пытались как-то выровнять конвекционные потоки, как бы размазывало эту неоднородность по поперечному сечению. И если первый вариант неоднородности - от пластины к пластине - еще можно было выровнять изменением времени диффузионной обработки, то со вторым типом неоднородности бороться было сложно - тут уже все зависело от того, как эти неоднородности попадут на элементы транзисторов. Наши разработчики сделали тестер с массивом из двадцати пяти иголок - пять рядов по пять иголок, с шагом два миллиметра - и им измеряли сопротивление пластин в отдельных участках - и исходя из этого пытались поиграться параметрами легирования при обработке конкретной пластины, чтобы получить максимальный выход нормальных микросхем. Сплошная морока.