这才能突破体积的限制,做出个人计算机那样体积的微型计算机。
所以,现在最迫切需要的,就是能够批量制造集成电路芯片的关键设备——光刻机。
只要具备了光刻机,才能开始批量生产集成电路,使各类精密仪器和微型计算机的制造如雨后春笋般繁荣起来。
这个世界终将被芯片改变,而打开通往新世界大门的钥匙,就在光刻机上。
林阳凝神思索着,如果能提前研制出光刻机,他就可以尽早着手开始新一代个人计算机和数控系统的研发工作。到时,种花国第一流水线自动化车间的建设也指日可待。
想到这里,林阳不禁双眼放光。他知道自己接下来最重要的使命,就是集中精力研制光刻机,让种花国早日迎来集成电路芯片时代的来临!
林阳收敛心神,开始认真地思考光刻机的研制方向。
他知道,光刻机是一种用来在硅片上描画集成电路图形的机器。最基本的工作原理,是使用紫外线光源通过保护层上的精密图形,将光线照射到硅片表面的光敏胶上,使部分区域固化而实现图形转移。
简单来说,就是需要在硅片上精确地描绘出微米级的电路图形。所以光刻机的核心就是要解决精密对位和绘制的问题。
林阳搜索着自己记忆库里的相关知识,很快就找到了具体的设计方案。
首先,硅片的精密对位可以通过真空吸盘进行。将硅片用真空吸盘吸住固定,再放在一个精密的xy方向移动平台上,通过微米级的步进电机来驱动移动,按照程序控制图形的绘制。
其次,要实现绘图,就需要准确的光源。这里他想到的方案是使用准直光学系统,也就是激光器加柱镜的组合。激光能产生高度平行的光束,经过柱镜校正后更加精准,这样才能在硅片上描画出清晰的微细图案。
最后,需要有自动化的控制系统来驱动和协调整个光刻过程,这里自然就要用上他期望已久的数控技术。通过设计一套基于微处理机的数控系统,输入绘图程序,就可以实现对光刻全过程的自动控制,无需人工介入。
想到这里,林阳不禁点点头。理论上来说,只要解决了这三个核心问题,要研制出工作精密可靠的光刻机也不是难事。
当然,要做到实际应用还需要考虑更多细节,比如图形缩放系统的设计,光刻时光源的准确控制,光阻层的选择配比等等。但只要有了正确的思路,细节也好解决。
林阳沉吟片刻,继续细化光刻机的设计思路。
首先是缩放系统的设计。光刻绘图需要在硅片上精确描绘出极小的电路图形,但绘图的原图大小与实际比例还有很大差距。为了实现从原图到芯片尺度的精确缩放,需要设计一个高倍率的光学缩放系统。
林阳思索着,这里可以采用多级透镜组合的方案。先用几组缩小型的球面透镜实现初步缩小,然后再通过高倍率的物镜进行二次精密缩小,这样就可以使原始电路图形精确地缩小数百甚至数千倍,投影在硅片上进行曝光绘图。
接下来要考虑的是光源的控制问题。光刻过程需要保证光线的高度平行和稳定,才能描画出清晰的图形。所以除了校准光路的柱镜外,还需要对激光器输出进行监控。林阳认为可以加入自动功率控制系统,实时检测光强波动并反馈调节,保证输出稳定在设定值。
然后是选择光阻材料。光刻所用的光阻层直接影响到图形边缘的清晰度。林阳记得早期光刻使用的是简单的胶片光掩模。为了获得更好的效果,需要研发专门的光阻胶液。这方面可以组织化学专家进行针对性的研发。
此外,还要注意光刻时的温湿度环境控制。图形的精细度非常敏感,需要保持在标准状态之下进行。这需要配备温控系统和气体过滤净化装置,控制车间环境。
把这些关键细节都考虑到位后,光刻机的研制就可谓是万事俱备。林阳已经能够清晰地描绘出整个设计方案了。
当然这些东西只是他之前获得的设备和理论知识。
想要真正的制造，还需要一些准备。
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