傳統的接觸式光刻機,向來只有一個矽片載物臺,掩模版的對準與壓合全憑手穩,“差一絲,廢一片”的說法,正是這種精密操作殘酷性的真實寫照。
江夏前期設計的時候,可沒有翁師傅這種“鬼手”大師來個毛遂自薦。
為了突破接觸式光刻的精度瓶頸,江夏在設計時,搞了個雙平臺騷操作!
一個是矽片載物臺,用於承載和固定塗有光刻膠的矽片。專門馱著塗了光刻膠的矽片。要求賊變態,得能在x、y、z三個方向玩奈米級漂移還得保證絕對水平!
為了滿足,鏡面仙人可是費了不少的功夫在這上面,差點把頭髮都磨禿咯。
想要達到效果,原本江夏還準備在平臺四角安裝上四個螺旋測微頭,這樣操作員可以像調整機床夾具一樣,透過旋轉這四個微調旋鈕,對掩模版進行微米級的平面度矯正和微小角度補償,以對抗其自身形變或安裝誤差。
精度不夠,手動來湊!
另一個是掩模版載物臺,用於承載和固定光掩模板。這個可就厲害了,它可以在x、y、θ方向進行精密微調,並且具備z向的精密升降和壓力控制功能!
同樣的,為了達成這些功能,江夏設計了一個帶有精密絲槓和重型彈簧緩衝的機構。操作員透過一個帶有游標刻度的大手輪進行粗升降,接近掩模版時,則切換到一個連線著高精度千分表的微調手輪!透過觀察千分表的指標讀數,可以極其精確地控制矽片上升的距離。
同時,平臺下方安裝了一組經過標定的壓力彈簧片,當矽片接觸到掩模版時,彈簧片的微小形變會透過一個槓桿放大機構,在另一個錶盤上顯示出接觸壓力的大小!
操作員根據錶盤讀數,配合千分表,手動將壓力調整到預設的安全值。下平臺內部還預埋了熱電偶,連線到一個老式的指標式溫度表,用於監測矽片溫度。
最後,再加上一個高倍率雙筒顯微鏡系統,這樣,光刻機測雛形就出現了!
厲害吧!
這還不算完!
小呆毛的終極夢想是——全自動光刻!
讓倆平臺像跳雙人舞一樣,自己對準,自己壓合,徹底取代人手!
靠啥?
靠精密伺服電機當肌肉,光柵尺當眼睛即時反饋位置,再配上大黃分身跑的控制演算法(pid啥的),閉環控制,完美!
但是……
嗯,是的,凡事都怕但是。
理想豐滿,現實很骨感!
小呆毛畫餅的時候就知道,這玩意兒擱現在,純屬做夢!
符合要求的超精密伺服電機?沒有!
高解析度的光柵尺反饋系統?更沒有!
讓“大黃分身”流暢跑動那套複雜的協同控制演算法?呃,這個算是有吧……
雖然在寫作701局,讀作精神病院裡某個技能樹全點到程式設計上的“小胖墩”全力以赴下,相關程式還真寫了出來。但“大黃”跑起來卡成ppt!
天知道對不對!
要不是有翁師傅出現,現在科學院的研究員們可能還在死磕編碼器與驅動器組成的伺服系統,期待著它能實現 “指令 - 反饋 - 修正” 的閉環控制流程。
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