“所以我们需要合作。”宋颜教授接话道,“红星所有‘掐丝珐琅’电路板的经验,有脉冲电机的控制技术,有正在研发的‘电子耳朵’传感系统。我们也许可以从最简单的开始。”
他提出了两个具体方向:“其一,我们可以共同研制一个简易‘射频辉光放电’实验装置。传统的热壁CVD需要高温,对许多基片材料不友好。射频辉光放电可以在较低温度下实现薄膜沉积,这对未来在硅片上集成多层结构至关重要。”
“其二,我们可以为你们的沉积系统加装自制的、基于‘掐丝珐琅’电路的简易温度-流量程序控制器。不需要一步到位达到国际水平,但至少可以做到:设定一个温度曲线,控制器能自动调节加热功率;设定气体流量比例,能通过步进电机驱动的针阀进行粗调。先把数据记录下来,建立工艺参数与薄膜性能的关联数据库。”
谢凯补充道:“我们还可以设计一套简易的数据采集系统,用‘掐丝珐琅’电路板做信号调理和模数转换,把温度、压力、流量这些关键参数实时记录下来。有了数据,就可以做统计分析,找到影响薄膜质量的关键因子。”
文昭南教授眼睛亮了:“这个思路好!先从‘数据化’开始。我们工业学院在自动控制理论方面有积累,可以负责算法和系统建模。真空所有工艺经验,红星所有工程实现能力,三方合作,正好互补!”
顾赟激动地站起来:“我这就写报告,向所领导申请立项!不,我直接去找所长,今天下午就开协调会!”
这时,吕辰想起一件事:“关于温度控制……我们红星所正在研发‘红外测温’技术,可以非接触式测量物体表面温度,精度很高,响应速度快。”
他顿了顿,语气变得谨慎:“但这项技术,目前还处于保密阶段,主要面向国防和重点工业应用。”
顾赟立刻明白:“我懂。我会以真空所名义,正式向红星所提出技术协作申请,走正规渠道,报上级批准。如果‘红外测温’能用到我们的沉积系统上,实现在线监测基片表面真实温度,那将是革命性的进步!”
会议气氛热烈起来,三方人员围在黑板前,你一言我一语,讨论技术细节、分工方案、时间节点。
吕辰看着这些眼睛发亮的研究人员,心中感慨。
他们此刻讨论的,还只是一些简陋的辅助设备、粗糙的数据采集系统。
但在未来,这些尝试将催生出中国的第一代半导体工艺设备,从手动控制的CVD炉,到半自动的淀积系统,再到完全计算机控制的集群式薄膜生长设备。
从“老师傅的手感”到“工艺规范数据库”,从“观察浮子”到“质量流量控制”,从“估计厚度”到“在线膜厚监测”——这条路漫长而艰难,但今天,就在这间简陋的会议室里,第一步已经迈出。
会议持续到中午。
真空所食堂送来了午饭,高粱米饭、白菜炖豆腐、咸菜疙瘩。
大家就着茶水,一边吃一边继续讨论。
文昭南教授提出了一个想法:“宋教授,对于将工艺‘数据化’,我深表赞同。不过,我们现有的检测手段,无论是干涉法测厚,还是电测法测阻,得到的都是宏观、间接的‘结果’参数,无法反映薄膜生长过程中的微观状态变化。”
“我在想,我们能否设法做一个设备,结合我们真空所对电子束的控制经验,学和微弱信号检测方面的理论优势,共同研制一台,嗯,或许可以叫它‘电子探针表面分析以及北大、清华等学校在电子光仪’的原型机?”
他继续阐述道:“它的目标不一定非要达到原子级别的精度,而是专注于解决我们最头疼的几个问题,一是薄膜表面的真实形貌,是否平整、有无凸起或孔洞;二是微小区域的成分是否均匀,比如是否出现杂质偏聚。哪怕分辨率只能做到亚微米级,并能对几个微米大小的区域进行简单的成分激发和光谱分析,对我们理解工艺、建立‘参数-结构-性能’的关联,就是革命性的进步了。”
文昭南教授建议道:“这个目标,我觉得以‘星河计划’协调的力量,加上电子管厂在电子枪和真空部件制造上的经验,是‘跳一跳可能够得着’的。它既能作为未来更高级电镜的技术预研和人才培养,又能立即服务于我们当前工艺优化的迫切需求。你们看,这个方向是否值得探讨?”
这样一个提议,既解决了对“看见微观世界”的终极需求,又脚踏实地、目标合理。
吕辰内心震动,他语气带着压抑不住的兴奋:“文教授,您这个想法太关键了!一针见血! 我们刚才一直在讨论如何把‘艺术’变成‘科学’,但所有的‘科学’都必须建立在‘观测’的基础上。如果我们连薄膜表面到底是什么样子都看不清,里面的原子是怎么排列的都不知道,那所有的工艺优化都像是在蒙着眼睛调整一台精密的钟表。”
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