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43看书 > 军事 > 回到民国当小编 > 第九十一章,激光平面干涉测量仪

用光伏半导体来测试非接触式掩膜光刻机的底板(掩膜)寿命确实非常快捷。

这一天的试生产一共刻了200片单晶硅。在北京和上海的直接接触式掩膜光刻机,底板寿命就是200次。

底板和硅片/光刻胶直接接触,无论怎样轻拿轻放,磨损和污染都是不可避免的。大概从第40片开始,底板图案出现破损,光刻胶晒出的图案就出现瑕疵,出产的芯片良品率逐渐下降。第200片是个临界点,再继续使用这个底板,良品率已经低到不划算的地步,这块底板就该报废,该换一块新的了。

但是制作一块底板的价格可不便宜……

长春的这条生产线,第200片单晶硅的良品率和第1片并没有什么明显变化。把每片单晶硅的良品率做成表格,第20片有一个小高点,第110片也有个小高点,但整个函数曲线很平缓。

这就对上以前的理论计算了。当然非接触式光刻机的底板寿命也不是无限的,在长时间强激光烘烤下会慢慢老化变脆,但毕竟比物理磨损要轻多了。理论估算的底板寿命是2500片以上,才刻了200片,当然基本上不会有良品率下降的趋势。

王大衍、黄坤倒是对生产出来的光伏电池啧啧称赞。

“我看看啊,电路贴合上的太阳能电池只有这三块,三小块就把这个灯泡点亮起来了,如果是巴掌大的太阳能电池,那可能就能点亮屋子里的灯泡了。”王大衍说。

“做一块雨伞这么大的太阳能电池,会不会连计算机都可以运行起来?”

“如果不包括显示器,那可能都不用雨伞这么大的面积。”

黄坤却想的是另一件事:“等一下我们去太阳底下再试试功率,强光手电的光强其实比太阳还差得很远呢。”

王大衍这时候还是围着光伏半导体的硅片研究:“硅片能做成处理器,能当易失内存,能当存储器,还能变成太阳能电池,真的很神奇。”

王大衍远在长春专攻光电仪器,对x小组鼓捣的最新种类的芯片不是特别熟悉。

唐华:“半导体技术以后还有更神奇的应用。”

等着吧,ccd已经在规划了。

……

长春光学仪器厂。

长光分出去两个厂,但本部还是有很多业务,这两年不断招募中专和大学生,人才梯度非常完整。

“现在昆明光学仪器厂已经完成改建投产,昆光以后会重点放在军用普通型望远镜的生产,毕竟这个技术含量是稍微差一点儿。”

唐华在长光见到了厂长、总工和副总工。

“不过,苏六苏八还是留一个小车间保持低量生产,老带新,做一些望远镜,就当是给新入职的工人长长手艺。”

“长光的新任务,是制造照相机和电影摄像机的光学镜片。”

厂长对长光总是接到各种匪夷所思的新任务已经很习惯了。总工甚至已经跃跃欲试,并问了一句:

“唐部长,那个,除了做光学镜片组,我们长光还可以开一个照相机分厂,生产照相机,然后还有电影摄像机……长春电影制片厂不就正在我们这儿吗。”

唐华:“现在北京、上海、天津都在做相机,但这三个城市的照相机厂都是用的进口光学镜头。天津、北京用苏联镜头,上海照相机厂甚至用原装的美国镜头组。以后长光会是这几个照相机厂的镜片、镜头组供货商,整个相机长春不做,但是单个的镜头,长光未来是要做的。”

“明白了,唐部长。”

唐华:“照相机的核心器件是镜头,你们把这个东西做出来,做好了,那就是全国照相机摄像机产业最不可替代的龙头。”

……

长光,第七光学镜片车间。

七车间就是生产光刻机光学系统的地方。

去年制造的试验光学系统用了半年时间,之后长光对工艺流程熟悉了、工人也熟练了,再加上两组人齐头并进,现在平均75天就可以生产一套光学系统。

说是一个车间,其实是一个20x60米的大厂房,中间还被分隔成很多个工作区。

镜片粗坯在这里先做铣磨,这其实就是粗磨,将镜片表面加工成差不多需要的模样,然后精磨固定r值。

精磨完毕的镜片只完成了工作量的15%~20%,之后是抛光-清洗,循环数次。磨边、镀膜、有的镜片组合需要在车间胶合。

“抛光粉这个小辅料也确实不简单,我们1952年开始做的时候低估抛光粉的重要性了,”总工说,“第一批生产的抛光粉并不好用,磨坏了一批镜片,还好只是苏六的镜片。”

“七车间使用的抛光粉规格在全厂最高,我们是在今年2月才做出来的,此前直到1955年1月,我们都在用苏联进口的氧化铈抛光粉。”

抛光粉首先要求是颗粒度绝对均匀,硬度要稍大于被抛光材料的硬度。光刻机光学镜头用的是质地较硬的玻璃,抛光粉得用氧化铈材质,直径略粗。

除了颗粒度绝对均匀,还要求无杂质,具有一定的晶格形态及缺陷,有适当的自锐性。

在加工光刻机镜片时,俗称“红粉”的氧化铁抛光粉就不能满足要求了,从1952年到1955年,长光还分出一组人去研制氧化铈抛光粉,三年乃成。

而且,玻璃表面的抛光不只用抛光粉一种原料,还有一种原料叫做抛光胶。玻璃表面的加工,先上抛光粉,再上抛光胶。

长光加工光刻机镜片,第一次用松香抛光胶,精度不达标,失败。现在换上的是沥青-松香混合抛光胶。

……

七车间的尽头,也是整个光学系统制造车间最高技术含量的地方,无尘精抛室。

在这里,唐华、王大衍、总工先去更衣室,换衣服换鞋、清洁全身、戴泳帽、戴口罩,就跟在隔壁光刻机工厂进入生产线时一样。

第一台非接触式光刻机昨天试运行时的工艺制程是10微米,和现在北京、上海的上一代生产线一样,不过这台光刻机还有提升的潜力,或许可支持7微米甚至5微米制程。

这个无尘精抛室里面,镜面加工的精度要求是1微米。

因此不得不把车间做成绝对无尘的洁净环境。灰尘、烟雾、头皮屑甚至口水都有可能报废已加工了几个小时的高精密抛光面。

三人进入无尘精抛室,新设备也带进来了,唐华和王大衍一人拉一个小车往车间的工作位走。

“长光为光刻机系统生产至关重要的零件。你们生产产品的工艺标准,可以说在很大程度上决定了光刻机所能达到的工艺天花板,也就决定了我们的计算机系统有多先进。”

唐华对总工说话。

“换句话说,我们的计算机系统的技术进步或者技术革命,必须建立在长光、长光七车间的技术进步、技术革命之上。”

“好在当今工业体系的每一个类别每一个部门相互之间都是有联系的。就像我刚才说的,光学仪器生产厂和计算机产业已经产生了联系,但我要强调的是,光学仪器和计算机产业的联系不是单向的,而是双向的。”

“光学仪器生产厂为计算机产业提供了工作母机,相应地,计算机产业也能反过来支持光学仪器厂,帮助你们技术进步、技术革命。这算是反哺,也算是产业技术进步的大回旋。”

到了精抛室的抛光工位,唐华和王大衍将小车停下来,整理两台小车上放置的设备:

激光平面干涉测量仪。

……

“激光平面干涉仪是一种非接触式、高精度无损光学表面测量设备。它基于菲索干涉也就是移相干涉原理,通过分析干涉条纹来确定光学表面面形。”

“激光平面干涉仪可以用于高精度的平面面形、球面面形曲率半径测量和分析。可以做平面楔角测量,也就是给直角棱镜测量直角偏差。其实它也能测量任意角度的加工偏差。还可以做光学材料均匀性测量,角锥角度和面形偏差测量……其实你们厂特别是七车间很多地方都能用到它,你们看到的是第一台产品,接下来苏州方面会有十几台干涉仪往长春送。”

唐华现场向总工、车间主任、技工们讲解激光平面干涉仪的原理和结构。

“这是激光平面干涉仪的主机,包含高精机械调节架、氦氖激光电源、倍率成像测微系统。这是透检工作台、这是300毫米的光学平面样板。”

“这是计算机工作台,有一台工业计算机、一台影像系统和一台14寸的显示监控系统。”

几个人在唐华的指挥下一起动手,将抛光车间工位上原来的光点目视量具、微米级螺旋测量尺拆到一边,组装激光平面干涉仪。

“我看看,上一工序结束后,刚才你们记录的镜面读数是多少……就拿这个做参照吧。”

正在加工的镜片固定在该固定的地方,侧准,打开激光平面干涉仪。

监视器上显示出了亮亮的圆斑,中间有一些条纹,上面的文字说明也加载上了:

m1;m2。

m1和m2是两个波面,一个入射波一个反射波。它们之间存在一个楔角,当两个波面叠加相干时,会得到几个等间距的平行直线干涉条纹。如果被检平面存在曲率,反射波m2就会产生一些偏离,这时候它与入射波m1的干涉条纹就弯了。

干涉仪在镜片表面上扫过去,亮亮的圆斑的条纹显示出镜面的曲率。扫了没多久,镜面的瑕疵就被找到了:圆斑的条纹不是直的也不是圆弧,而是抖了一抖。

再继续扫下去,监视器上读出了这个镜片曲率的总读数,这个数字可以与设计镜片时的理论数值做对比,看看还有没有什么应该做大调整的。

……

“这个可是神器!”从无尘精抛室出来,总工头还是晕乎乎的,不是因为无法理解干涉仪的原理,而是太兴奋血压升高闹的。“有了它,一微米算什么呀。”

唐华:“这一台激光平面干涉仪,它的理论测量精度是0.05微米,50纳米

。当然你们初使用时可能无法完全发挥它的效用,但如果熟练掌握了干涉仪和分析计算机的使用技巧,并对抛光工艺流程也做一些调整,那么是可以达到这个目标的,而且加工镜片的速度也会明显加快。”

总工:“这就是反哺,我总算是明白了。”

……

“这个车间进去也是要脱鞋脱衣服的吧?老王,不如我们就在外面看看,不进去算了。”

在光纤厂的光纤拉制塔外边,唐华对王大衍说。

王大衍:“我也不想进去了。现在一切运行得很好,我也没觉得有什么需要改进的。”

唐华:“我们绕到后面去看第二座塔的工地。”

光纤厂第一车间(一号塔)投产两个多月了,现在光纤通信线的搭建有点疯狂。去年吉林就申请修建一条更长的光纤通信线路:从长春到吉林的光纤。之前长春市邮电局到长春机场的线路才20公里,太短了。

不是计算机数据通信网,而是电话和有线电报的综合通信线路,电报信号和电话语音在经过调制解调器后送入光纤传输,一条光纤可同时接通几百路电话,比铜缆线强无数倍。长春到吉林的长途电话、电报通信需求很高,毕竟工业化程度较高的城市。如果在这100公里铺上光纤通信线,立刻就可以省掉一百多吨的电缆。

这电缆可都是铜啊。

到今天为止,长春到吉林的光纤已经铺好了……

在长春到吉林的光纤正在铺设时,两条半新的光纤线路也规划完毕:北京-天津-唐山-沈阳-长春-哈尔滨是一条,从沈阳到大连的支线算半条。北京-济南-南京-上海是另一条。

只要一提到可以省铜,从中央到地方都是两眼放光,工作效率高得爆表,况且光纤就算用现在的成本标准,也比一大捆铜缆线要便宜。于是,还没等唐华提出“计算机信息高速公路”的概念,光纤工程先在邮电部门轰轰烈烈地铺开了。

“我出差前在北京看到一份日本报纸,”唐华说,“那个日本作者说,小道消息显示美国计算机的技术突破是来自于谍报收获,技术原出处是中国。这个日本人的小道消息很准确嘛。但接下来的文字有一条他说错了。他说美国计算机的技术来自中国,中国计算机的技术根基在上海。他错了,长春才是计算机技术的根基所在。”

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