亟待攻克的核心技術
在茫茫宇宙中 ， 一個類金屬合金宇宙探測器以超光速掠過 ， 它由被強互作用力鎖死的質(zhì)子與中子構成 ， 因表面絕對光滑而可以反射一切電磁波 ， 并且無堅不摧……這是劉慈欣在科幻小說《三體》中提到的一種名叫“水滴”的宇宙飛行器 。
事實上 ， 人類對“絕對光滑”的追求也已經(jīng)從科學幻想轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺` ， 比如推動“集成電路變身革命”的超精密拋光技術 。 像《三體》中描述的一樣 ， 當前最為先進的化學機械拋光（chemical mechanical polishing ， CMP）技術也已進入原子尺寸級 。 而當電子工業(yè)強國爭相攀登或到達這一工藝巔峰之時 ， 我們卻還只能仰望 。
現(xiàn)代電子工業(yè) ， 超精密拋光是靈魂
物理拋光是上世紀80年代之前最為常用的拋光技術 ， 但是電子工業(yè)的高速發(fā)展對材料器件的尺寸、平整度提出越來越嚴苛的要求 。 當一塊毫米厚度的基片需要被制成幾十萬層的集成電路時 ， 傳統(tǒng)老舊的拋光工藝已經(jīng)遠遠不能達到要求 。
“以晶片制造為例 ， 拋光是整個工藝的最后一環(huán) ， 目的是改善晶片加工前一道工藝所留下的微小缺陷以獲得最佳的平行度 。 ”中科院國家納米科學中心研究院王奇博士向科技日報采訪人員介紹 。
今天的光電子信息產(chǎn)業(yè)水平 ， 對作為光電子基片材料的藍寶石、單晶硅等材料的平行度要求越來越精密 ， 已經(jīng)達到了納米級 。 這就意味著 ， 拋光工藝也已隨之進入納米級的超精密程度 。
超精密拋光工藝在現(xiàn)代制造業(yè)中有多重要 ， 其應用的領域能夠直接說明問題：集成電路制造、醫(yī)療器械、汽車配件、數(shù)碼配件、精密模具、航空航天 。
王奇說：“超精密拋光技術在現(xiàn)代電子工業(yè)中所要完成的使命 ， 不僅僅是平坦化不同的材料 ， 而且要平坦化多層材料 ， 使得幾毫米見方的硅片通過這種‘全局平坦化’形成上萬至百萬晶體管組成的超大規(guī)模集成電路 。 例如人類發(fā)明的計算機從幾十噸變身為現(xiàn)在的幾百克 ， 沒有超精密拋光不行 ， 它是技術靈魂 。 ”
核心技術被雪藏 ， 國內(nèi)需求受制于人
浙江晶盛機電股份有限公司是我國電子制造業(yè)追逐“全局平坦化”的開路先鋒之一 ， 公司多年從事拋光工藝研發(fā)的技術主管孫明告訴采訪人員：“如果把拋光工藝比作做煎餅 ， 卡我們脖子的就是鍋 ， 別人的鍋不粘鍋底 ， 而我們做不到 。 ”
孫明所說的“鍋”就是拋光機的核心器件——“磨盤” 。 超精密拋光對拋光機中磨盤的材料構成和技術要求近乎苛刻 ， 這種由特殊材料合成的鋼盤 ， 不僅要滿足自動化操作的納米級精密度 ， 更要具備精確的熱膨脹系數(shù) 。
當拋光機處在高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時 ， 如果熱膨脹作用導致磨盤的熱變形 ， 基片的平面度和平行度就無法保證 。 而這種不能被允許發(fā)生的熱變形誤差不是幾毫米或幾微米 ， 而是幾納米 。
目前 ， 美國日本等國際頂級的拋光工藝已經(jīng)可以滿足60英寸基片原材料的精密拋光要求（屬超大尺寸） ， 他們據(jù)此掌控著超精密拋光工藝的核心技術 ， 牢牢把握了全球市場的主動權 。 而事實上 ， 把握住這項技術 ， 也就在很大程度上掌控了電子制造業(yè)的發(fā)展 。
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