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                  再苦再難 也要研發咱們自己的分步投影光刻機 | 70年·第一見證

                  來源:默認部門     作者:新聞中心     發布時間:2019年10月17日              

                    編者按:

                    國家實力,裝備縮影。與新中國同心同行,中國電科承擔并圓滿完成了國防和軍隊電子信息裝備科研生產及保障任務,研制出諸多“國內第一”的重要裝備,催生出諸多感人故事。為向新中國成立70周年獻禮,現開設“70年·第一見證”欄目,將電科人為國家研制“第一臺”裝備的幕后故事呈送讀者,一起感悟軍工人的家國情懷。

                    今天我們走進中國電科裝備子集團45所,聽所里原BG-102型分步投影光刻機項目核心骨干楊建忠口述回憶,了解他們研制我國首臺分步投影光刻機的故事。

                    海灣戰爭讓世人認識到了“芯片戰勝鋼鐵”的重要性,作為關鍵的芯片制造裝備,光刻機的自主可控關系到國家電子信息安全,重要程度不言而喻。

                    作為國內研發半導體設備的主要研究所,裝備子集團45所于1989年啟動了BG-102型分步投影光刻機項目。

                    1999年1月,經原信息產業部鑒定,BG-102型分步投影光刻機性能達國外90年代初期水平。

                    45所第一個專利是怎么來的?

                    BG-102型分步投影光刻機項目,屬“八五”國家重點科技攻關項目,該項目是用于分辨率0.8-1微米的超大規模集成電路研究、生產的關鍵工藝設備。項目研制的最大特點是,在技術路線上研制者們吸取了國外各大公司的技術長處,結合已有技術基礎,形成了自己的技術特色和知識產權。設備的軟硬件研發和生產完全建立在我國自己力量的基礎上,是一臺完全根植于中國土壤的新型高精度投影光刻設備。

                    要研發這么一臺高精尖的光刻機,技術人員面臨一系列需要攻克的技術難題和問題。作為項目的骨干人員,設備的研制歷程給了我一段非凡的體驗,也更加堅定了我振興我國半導體裝備及工藝的信念。

                    1991年底,項目正進入到最為關鍵的設計論證階段。項目的一個個技術難題、一道道技術難關、核心關鍵配套件的解決方案,已成為項目工程技術人員迫切需要攻克的問題。

                    當時,系統中最重要的掩膜傳輸、晶圓傳輸定位,承片臺精密驅動定位技術和系統結構設計、關鍵配套件解決等問題已嚴重制約了項目的進度正常開展。我作為負責該系統單元的工程師,為此三次修改了系統結構方案。

                    為了解決設計中面臨的技術難題,我和團隊成員每天都在設計室和實驗室中度過的。在繪圖機上認真設計構思每一個技術細節、在實驗室求證每一個解決方案。這其中,遇到最難以解決的問題就是系統的微驅動問題。當時,國內還沒有哪一家能生產滿足項目研制的大行程微步微型驅動器,國外一時又找不到合適的可用專用配套件,項目研究的設計工作幾乎處于停止狀態。

                    科研最美之處就在于,于峭壁上攀登。

                    越是困難,越是激起人的韌勁,我將精力全部用在工作上,全身心投入工作中,研究和探索解決問題的方法。功夫不負有心人,一日在看到一篇國外關于電機微步距細分控制技術文章時,突發靈感:何不采用微步距細分控制技術,采用步進電機原理實現大行程、微步距的驅動功能呢?

                    隨即我迅速完善構思,并設計出結構和加工圖紙,在車間與工人師傅一同加工成所需零件。在實驗室里,我對組裝完成的驅動器的結構參數一次次進行試驗和修改。連續用了幾天幾夜的時間進行了大量的試驗驗證與考核。

                    進行了幾十次精度測試和求證。在電氣工程師龐亞軍的配合下,終于得出令人滿意的結果。

                    經反復驗證,大行程微驅動器的結構特征尺寸、微驅動行程、微步控制精度都能滿足BG-102型分步投影光刻機對承片臺的大行程、微步距驅動要求。

                    大行程微位移驅動器研制開發成功后,根據1985年4月1日實施的中華人民共和國第一步專利法,我們迅速對“大行程微位移驅動器”申請了國家專利。

                    45所的第一個專利就這樣誕生了。

                    項目最后的堅守

                    1997年年中,BG-102型分步投影光刻機研發樣機,在平涼科研基地的設備調試和考核進入最后的沖刺階段。項目還面臨著許多技術問題未能解決,如工作臺的定位精度、調焦系統的穩定性、套刻精度及“標記”傳遞工藝的實驗等,包括整機系統的實用化工藝驗證,用戶的“流片”工藝考核、設備的最后定型鑒定等等一系列問題……

                    而此時又恰逢諸多因素的影響,原項目和研究室的主要領導和負責人,一個個也相繼離開了項目的研制和管理崗位。一時間,部門內部結構調整、部門人員變更,項目研制處于半停頓狀態。

                    但是,最后的堅守人員,憑著為黨和國家負責的強烈信念,秉持振興我國半導體裝備及工藝的初心,在項目面臨最困難的情況下,不拋棄、不放棄,知難而進開展最后的技術攻關。在平涼的科研基地解決掉BG-102分布投影光刻機工藝驗證樣機最后的遺留問題。1997年10月,設備運抵北京大學微電子所,開始了最后工藝驗證階段的科研工作。

                    從1997年10月到1998年底的一年多時間里,全體堅守人員分批次長期堅守設備工藝驗證現場,通過現場對設備工藝適應性的不斷改進與完善,在北大微電子所解決了一個又一個的技術難題,配合工藝驗證方解決了一個又一個應用工藝難題,克服了種種意想不到的困難,保障了驗證設備的正常運行。最后完成了設備“工藝流片”和實用化考核,成功制作出了CMOS—SOI門陣列集成電路器件。這一成果,代表了當時我國在光學微細加工設備領域自主創新、頑強拼搏所取得的最新科研成果,也預示著項目的研制者們圓滿完成了國家下達的“八五”重大裝備的科研攻關任務。

                    在這些成果取得的背后,研制人員付出了數倍的艱辛和努力……

                    

                    他們除了要在工藝生產線維護設備的正常運行,配合“工藝流片”進行工藝操作和解決設備隨時出現的各種技術故障外,還要克服長期家庭不能照顧,成年在外生活、住宿等方面遇到的各種困難。

                    在一年左右的時間里,研制人員為了工作方便,大多時間居住在離北大微電子所最近的簡陋平房招待所,這個時期,方便面是陪伴他們最多的食物。

                    功夫不負有心人。1999年1月21日至22日,BG-102型分步投影光刻機在北京順利通過工藝驗證和工藝流片后,在京通過了由原信息產業部相關司局主持的設計定型鑒定。與會專家對45所在困難的條件下自主創新、克服種種困難確保國家項目的順利完成給予了極高的評價。

                    

                    

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