板面极其平整,几乎看不到任何起伏,他用指甲轻轻划过边缘,感受表面的光滑度。
“能看看你们的工艺吗?”他问。
“当然。”周工站起身,“走,去镀膜车间。”
一行人下楼,穿过厂区,来到镀膜车间,车间里很干净,水泥地面拖得亮,空气中有一股淡淡的臭氧味。
正中央是一个银白色的圆柱形设备,大约两米高,直径一米五,表面布满了各种接口、观察窗和仪表。
“这就是我们自行设计的真空镀膜机。”周工拍拍金属外壳,“核心部件是这台电子枪,从民主德国进口的,能产生高能电子束,轰击金靶材,使其蒸,沉积在基片表面。”
他指着设备侧面一个透明的观察窗:“基片放在这个行星旋转夹具上,公转加自转,保证镀层均匀。整个腔体能抽到o-帕的真空度,避免空气分子干扰镀膜过程。”
胡教授补充道:“最难的不是把金镀上去,而是镀得均匀。卫星天线是抛物面,不同位置的曲率不同,离蒸源的距离不同,镀层容易厚薄不均。我们研究了大半年,试了二十多种旋转轨迹,才找到最优的那一组参数。”
“控制部分呢?”吴国华问,“如何实时监测膜厚?”
周工走到旁边的控制台前,那是一个用旧课桌改造的操作台,上面密密麻麻布满了旋钮、开关、仪表,还有两个圆形的示波器屏幕。
“我们自己搭了一套光学干涉膜厚监测系统。”他指着其中一个示波器,屏幕上是一条起伏的曲线,“用一束氦氖激光打在基片上,测量反射光的干涉条纹变化。每镀一层,干涉条纹就会移动一个周期,我们计数周期数,就能反推出膜厚,精度能达到纳米级。”
钱兰凑近仔细观察:“这套系统,对环境的震动、温度波动敏感吗?”
“非常敏感。”周工苦笑,“所以我们给整个控制台做了隔震基础,下面铺了橡胶垫和弹簧。车间空调是二十四小时恒温恒湿,温度控制在±o摄氏度,湿度o±。就这,有时候外面过重型卡车,或者刮大风,数据还会跳。”
这套系统的原理是先进的,但实现方式还很土法,依赖手工调试和经验。
不过,这正是中国工业当下的真实写照,用有限的资源,做无限接近极限的事。
“周工,”吕辰问,“如果我们要镀的不是抛物面,而是平面的硅片,尺寸更大,比如直径o毫米,均匀性要求±oo微米,能做到吗?”
周工和胡教授对视一眼。
“理论上可以,”胡教授谨慎地说,“但需要重新设计夹具和旋转轨迹,优化蒸源的分布。最关键的是,监测系统要升级。现在的系统是单点测量,如果要保证整片硅片的均匀性,可能需要多点测量,甚至扫描测量。”
“而且真空腔体要扩大。”周工补充,“o毫米的硅片,加上夹具和旋转空间,现有的腔体装不下。要重新设计制造,这需要时间和经费。”
吕辰点点头,他理解这种制约,但更看到了可能性。
这个实验室已经掌握了微米级薄膜沉积的核心技术,缺的是系统化和工程化。
随后,在周工和胡教授的带领下,他们又参观了有色金属厂自行研制的亚微米级定位工作台,台面下有一套液压伺服系统,能实现x、y、z三轴运动,定位精度理论值o微米。但受限于电机与模拟控制,精度还差点意思,周工表示,如果用上红星所的脉冲电机和数字控制系统,性能至少能提升一个数量级。
最后,他们来到材料提纯车间,参观真空感应熔炼炉。
这是提炼高纯稀有金属的设备,主要产品是钽、铌、钨等用于电子管和特种合金。
纯度的粗金属,通过真空熔炼,挥掉低沸点杂质,再经过区域熔炼,进一步提纯,最高能做到的纯度。
纯度检测是取样做光谱分析,通过设备只能测到四个九,更高的纯度主要凭经验,看熔炼时金属液面的光泽,看凝固后的晶粒大小和颜色来分辨。
吕辰认为,如果能把兰州大学的放射性同位素示踪技术用在这里,就能直观地看到杂质在熔炼过程中是如何分布、如何被去除的,从而优化工艺参数,把经验变成科学。
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参观完毕,五人回到三楼的会议室。
窗外的天色已经暗了下来,远处的厂房亮起了灯光,像散布在暮色中的星辰。
胡教授重新泡了茶,五人围坐在会议桌旁,桌上摊开着图纸、报告、样品。
“周工,胡教授,”吕辰先开口,“想必我们的来意你们也清楚了。‘星河计划’的目标是展中国自主的集成电路产业。芯片制造需要高纯度的金属靶材,比如金、铝、钛,用于薄膜沉积。也需要高精度的镀膜工艺和监测技术,还需要特种材料的精密加工能力。”
周工点头:“我们清楚集成电路对材料纯度、工艺精度、环境控制的极端要求。不瞒你们说,从去年‘星河计划’立项的消息传出来,我们就在想,实验室的这些技术,能不能在芯片领域找到用武之地。”
胡教授接过话头:“那个卫星天线反射面板的镀金工艺,是我们当前能达到的微米级精度加工、测量、控制技术的集中体现。从去年开始,我们就刻意把控制目标定在±o微米,因为我们认为,这个精度水平,已经接近集成电路制造的需求。”
他顿了顿:“现在看来,技术原理上是相通的,但需要针对芯片制造的特点进行适配和优化。”
“这正是我们需要合作的领域。”吕辰诚恳地说,“红星所在自动化控制、传感器技术、抗干扰设计方面有些积累。我们可以提供脉冲电机和数字控制系统,升级你们的定位工作台。也可以协助优化镀膜机的监测系统,提高其稳定性和抗干扰能力。”
吴国华补充:“我们还在和兰州大学合作,研究放射性同位素示踪技术。如果用在你们的材料提纯工艺上,可以可视化杂质分布,优化熔炼参数,把纯度从五个九提升到六个九,甚至更高。”
钱兰翻开笔记本:“还有环境控制。芯片制造需要净车间,恒温恒湿,防震。你们在镀膜车间已经建立了基础的环境控制体系,我们可以把在轧钢厂自动化项目中积累的环境控制经验分享过来,共同制定更高标准。”
“这样,”周工说,“我们拟一个合作备忘录,明确几个方向。”
双方经过商量,最终定下高纯度金属靶材研制、精密镀膜工艺开、特种加工设备升级、环境控制标准制定、人才联合培养、前瞻技术预研六个方向的合作备忘录。
五人依次签名,一纸简单的备忘录,没有华丽的辞藻,没有繁复的格式,只有五个人对技术报国的郑重承诺。
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