四合院刘光福：80年代小板爷 第332章 研发光刻机光头

第334章 研发光刻机光头

光纤研究肯定不是很容易的，总工拉坏了几十公斤玻璃，都让刘光福加工成了装饰品。

刘光福看见一时半刻的事，就带着几十块基板先回去了，

顺便到西单门口，把发光的光纤花束，标价十块钱一束，开始售卖。

四九城还没见过这么绚丽的装饰品，立刻被抢购一空。

刘光福把这些卖了五千块钱，又叫沙市玻璃厂再赶制一批送来。

现在基板有了，刘光福来到位于沪市的中科院光学精密机械研究所。

刘光福提供给他们三台最新型的四轴数控机床，并且承包科研经费，请该所为自己研究新一代的激光直刻机。

此外，还和沙市玻璃厂一起，共同研究光纤用激光发射元件，以实现光纤通讯。

有了能刻印掩膜的激光直刻机，就在此基础上，研究刻印芯片的光刻机。

这两种机器虽然不同，但显然可以利用很大一部分相同部件，不用完全重新研发。

其实这些技术，只要拥有全产业链，加上精密机床，完全可以做到。

只是由于外国封锁了精密机床，导致光学研究所的激光直刻机精度不足。

经过两个月设计研究，一台新的激光直刻机很快完工，经测试，精度达到了0.2微米，完全符合386基板的需求。

顺便说一下，同样是机床，光刻机天生就比其他数控机床精度高，这并不奇怪，因为哪怕最高档的数控机床，在刀头上也是金属的，在高速切割时会有温度变形，即便用的是硬度最高的金刚石钻头，也不可能不出现微米级别的误差，这是刀头性质决定的，怎么补偿也还是有。

而激光刀就不同了，在可以数控补偿误差的条件下，基本上可以等同于定位误差。

至于光刻头的镜头玻璃，刘光福已经去过四九城玻璃厂，让他们开始研究，争取做到纯度最高。

刘光福拿着这玻璃，带着光刻机的研究人员，去国内最好的海鸥相机厂。

虽无球差校正眼，但怀扫描透射心！

刘光福看到，镜片制造的第一步是粗略地磨出镜片的曲线。每个镜头毛坯都连接到一个柱塞上，该柱塞将其引导到一台机器中。

在该机器中玻璃被研磨成适合镜头的正确曲线、

这一步，只是为了为镜片创建正确的形状，因此完成后它仍然显得有些不透明。

然后，工人进行更精细的精密研磨步骤，使镜片具有清晰、光滑的表面。

刘光福知道，外国工厂会在玻璃制造过程中使用三四百台机器，以确保其曲线正确。

现在海鸥厂当然还没那么高的水平。

镜片研磨后是抛光。将镜片放入机器中，聚氨酯垫安装在模具中，与镜片的最终形状或曲线相匹配。

它们使用特殊的抛光膏研磨镜片，不到十分钟，镜片就研磨好了。

刘光福看了一遍过程，觉得对于相机镜头可能够了，但不如自己了解的光刻机镜头过程更精细。

除了光源外，光刻机的物镜也决定了光刻机能使用的波长，波长越小约精细，所谓几纳米制程，其实就是波长，也就是相邻晶体管的距离。

相邻晶体管距离越小，一块芯片集成的晶体管就越多，速度也就越快。

但再小也不能小过波长。

所以到了2022年，决定芯片精度的，已经不是光刻机的定位能力了，而是光源的波长。

波长其实就与物镜表面粗糙度有关，显然表面粗糙度必须远远低于波长，才可能正确地将极紫外光正确投射。

2022年，物镜的粗糙度达到20埃米，也就是0.02纳米，达到了原子级别的平坦。

结果就是光源到了极限，毕竟极紫外光的波长是物理规律。

除非改变物理规律，否则再先进的技术也突破不了。

所以很多人对追赶ASmL没信心，其实大可不必，因为这门技术目前已经受限于波长无法突破了，以后还得看量子计算机。

超精密光学镜头，也是光刻机核心技术之一，为此，必须采用加工技术的基础是计算机数控光学表面成形技术。

这项技术由几个部分组成，一个是小磨头抛光技术，是使用一个比工件口径小得多的磨头，对工件进行抛光。

这个小磨头，通过控制磨头在工件表面不同位置的驻留时间，以及磨头与工件之间的压强，来控制材料去除量。

当然在磨之前，肯定是对镜头进行了纳米级别的数学建模分析，工作量和精细程度，想想都觉得吓人，堪称八级工手搓部件的升级版。

幸好这种技术只用在光刻机身上，否则这么抠法，哪儿干得过来。

这样能够实现数十纳米级的加工精度。

还有更先进的技术，是应力盘抛光。

这个抛光盘，在计算机控制下可根据要加工的形状实时变形，实现抛光盘与工件的完全贴合。

第三步是更加变态的磁流变抛光，它使用具有磁流变效应的特殊抛光液，作为抛光材料。

这种抛光液，含有无磁性的抛光粉和磁性的铁粉，

在无磁场时表现为常规的液体状态，

而在磁场作用下，铁粉会定向排列，使抛光液表现出类固体性质。

磁流变抛光液，会被吸附在带磁场的抛光轮上，形成一层柔性抛光模。

抛光膜随抛光轮的转动与工件接触，对工件表面进行塑性剪切去除。抛光模的刚度和韧性等参数，可以通过磁场大小，进行实时精确调控，与工件表面始终紧密贴合，可将面型精度提高到纳米级。

最后的技术是离子束抛光技术，可将镜头的精度提升到亚纳米级。

它的原理，是在真空条件下，利用电场将氩气等惰性气体电离为离子。

离子轰击工件表面，将表面原子去除。

这是一种原子量级的加工手段，可以达到原子级的精度和表面粗糙度，与工件之间没有机械接触，是目前最先进的光学元件加工技术。

这其实是一种科研手段了，都不是普通硕士博士能接触到的，也只能用在光刻机里。

可想而知，一个个原子抠，是闫埠贵也受不了的，

所以离子束抛光的加工效率极为低下，一般作为最后一道精确修形的手段。