清晨的黄浦江畔还弥漫着薄雾。
吕辰、宋颜、谢凯三人在路边小店简单吃了碗阳春面,便再次赶往漕河泾工业区,这次的目标是上海试剂总厂。
如果说光刻机是芯片制造的“雕刻刀”,那么超纯化学试剂就是“清洗剂”和“蚀刻液”。
没有达到电子级纯度的酸碱溶液,硅片表面的微量污染就无法去除,精细的电路图形也无法刻蚀出来。
上海试剂总厂的大门不怎么气派,但戒备森严。
厂区围墙更高,门口除了门卫,还有专门的安检人员,对进出车辆和人员都要仔细检查。
“试剂厂很多原料和产品都是易燃、易爆、强腐蚀、有毒的,安全是第一位的。”前来迎接的技术科李科长解释道。
他四十岁上下,身材瘦削,戴着深度近视眼镜,说话语气平和但条理清晰,典型的化工技术人员气质。
在简朴的会议室落座后,宋颜教授直接切入主题,递上一份详细的试剂需求清单。
“李科长,芯片制造对化学试剂的纯度要求,可能比贵厂目前生产的最高等级分析纯还要高出一个数量级。”
李科长接过清单,扶了扶眼镜,仔细阅读起来。
清单上列出了十几类关键试剂,每一类后面都标注着令人咋舌的纯度指标。
氢氟酸(HF):电子级,金属离子总量<10ppt(万亿分之一),颗粒物>0.1μm<10个/mL
过氧化氢(H?O?):电子级,稳定剂含量<1ppm,金属离子<1ppb(十亿分之一)
硫酸(H?SO?):电子级,灼烧残渣<0.1ppm,铁含量<0.01ppm
硝酸(HNO?)、盐酸(HCl)、磷酸(H?PO?)……
有机溶剂:丙酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮……水分<10ppm,金属离子<0.1ppb
李科长的眉头渐渐皱起,但眼神中没有退缩,反而是一种遇到高难度挑战时的专注。
“电子级……ppt级……”他轻声重复着这些术语,“实话说,我们厂目前大批量稳定生产的,最高是优级纯,金属离子控制在ppb级。ppt级的产品,实验室小批量能做,但批次稳定性、一致性是个大问题。”
他抬起头,目光锐利:“不过,难不倒我们。上海试剂总厂的前身是中央研究院化学所的试验工厂,建国后承担了许多特种试剂的攻关任务。高纯试剂的难点不在于原理,而在于工程,如何在整个生产、储存、输送过程中,避免任何可能的污染。”
宋颜教授点头:“这正是我们来寻求合作的原因。我们知道贵厂有国内最强的电子级试剂研发能力。‘星河计划’可以提供明确的需求牵引和部分研发资源,希望与贵厂共同攻关,建立中国自己的电子级试剂生产体系。”
李科长沉吟片刻,手指在桌面上轻轻敲击:“需求很明确,也很紧迫。芯片制造我们虽然不了解细节,但知道它对洁净度的要求是极致的。这样,我先带你们参观一下我们的高纯试剂生产线和分析检测中心,你们对实际工程难度有个直观感受,我们再谈具体合作。”
参观是从相对安全的“超纯水制备车间”开始的。
巨大的离子交换树脂柱排列成行,原水经过多级过滤、反渗透、电去离子,最终产出电阻率高达18.2兆欧·厘米的超纯水。
“芯片清洗用的超纯水,要求比医院注射用水还要高几个数量级。”李科长指着一排监测仪表,“细菌、颗粒物、溶解气体、总有机碳……,每一项都有严格限制。我们的超纯水系统是国内最先进的,但距离芯片制造的要求,还有差距,主要是颗粒物控制不稳定。”
接着是高纯酸生产线,这里的气氛明显紧张起来,所有工人都穿着全套防酸服、戴防毒面具和耐酸手套。
生产线是全封闭的,只有透过厚厚的观察窗才能看到内部情况。
吕辰注意到,在一些标识着“高纯氢氟酸”的银色不锈钢管道旁,阀体表面总有一些难以消除的黯淡痕迹,像是被什么东西咬过一样。
旁边的工具架上,堆着一小筐更换下来的阀芯,个个被腐蚀得面目全非,有的甚至出现了蜂窝状的穿孔。
“看到问题了?”李科长顺着吕辰的目光,苦笑道,“氢氟酸,特别是高温高浓度的氢氟酸,是‘什么都吃’的。不锈钢?几个月就穿孔。特种合金?贵得吓人,也只能撑一两年。这些阀门、泵、管道,每时每刻都在被腐蚀,腐蚀下来的金属离子就直接污染了试剂。”
他拿起一个报废的阀芯,表面布满了麻点:“就这个小小的阀芯,用的是含钼镍基合金,一个就要上百元。这条生产线每年光更换阀门配件就要花几万元,这还是次要的。关键是腐蚀产物污染试剂,让我们的产品纯度卡在ppb级,很难再往上突破。”
谢凯用笔记本快速记录着,同时问道:“不能用塑料或陶瓷吗?”
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