Komponen seramik silikon karbida ketepatan untuk mesin litografi

Dalam industri IC, peralatan pembuatan litar bersepadu mempunyai kedudukan strategik yang sangat penting. Teknologi dan peralatan utama pembuatan litar bersepadu terutamanya termasuk teknologi litografi dan peralatan litografi, teknologi dan peralatan pertumbuhan filem, teknologi dan peralatan penggilap mekanikal kimia, teknologi dan peralatan pasca pembungkusan berketumpatan tinggi...dsb., semuanya melibatkan teknologi kawalan gerakan dan teknologi pemacu dengan kecekapan tinggi, ketepatan tinggi dan kestabilan tinggi. Ketepatan bahagian struktur dan prestasi bahan struktur mempunyai keperluan yang sangat tinggi.

1、Keperluan ciri bahagian struktur seramik ketepatan untuk peralatan semikonduktor。

Peralatan utama pembuatan litar bersepadu memerlukan bahan bahagian mempunyai ciri-ciri ketulenan tinggi, ketumpatan tinggi, kekuatan tinggi, modulus keanjalan tinggi, kekonduksian haba yang tinggi dan pekali pengembangan haba yang rendah, dan bahagian struktur mempunyai ketepatan dimensi yang sangat tinggi dan kerumitan struktur untuk memastikan peralatan mencapai pergerakan dan kawalan ultra ketepatan.

Mengambil meja bahan kerja dalam mesin litografi sebagai contoh, fungsi utama meja bahan kerja adalah untuk membawa wafer dan topeng silikon dan menyelesaikan proses pendedahan, dan prestasinya secara langsung mempengaruhi hasil dan resolusi. Ia dikehendaki bahawa jadual boleh mencapai kelajuan tinggi dan strok besar yang stabil dan pergerakan ultra ketepatan skala nano enam darjah kebebasan. Sebagai contoh, untuk mesin litografi dengan resolusi 100 nm, ketepatan ukiran 33 nm dan lebar garis 10 nm, ketepatan kedudukan jadual bahan kerja diperlukan untuk mencapai 10 nm. Kelajuan melangkah dan mengimbas serentak wafer topeng-silikon masing-masing mencapai 150 nm/s dan 120 nm/s, dan kelajuan mengimbas topeng adalah hampir 500 nm/s, dan jadual bahan kerja dikehendaki mempunyai ketepatan gerakan yang sangat tinggi dan pegun.

Oleh itu, bahagian struktur ketepatan jadual bahan kerja perlu memenuhi keperluan berikut: (1) Sangat ringan: untuk mengurangkan inersia gerakan, mengurangkan beban motor, meningkatkan kecekapan gerakan, ketepatan kedudukan dan kestabilan, bahagian struktur secara amnya gunakan reka bentuk struktur ringan, kadar ringan ialah 60% ~ 80%, sehingga 90%; (2) Ketepatan bentuk dan kedudukan yang tinggi: Untuk mencapai pergerakan dan kedudukan berketepatan tinggi, bahagian struktur dikehendaki mempunyai ketepatan bentuk dan kedudukan yang sangat tinggi, kerataan, keselarian dan keserenjangan dikehendaki kurang daripada 1μm, dan ketepatan bentuk dan kedudukan diperlukan kurang daripada 5μm; (3) Kestabilan dimensi tinggi: Untuk mencapai pergerakan dan kedudukan ketepatan tinggi, bahagian struktur dikehendaki mempunyai kestabilan dimensi yang sangat tinggi, yang tidak mudah untuk menghasilkan ketegangan, dan kekonduksian terma adalah tinggi, pekali pengembangan haba adalah rendah, dan tidak mudah untuk menghasilkan ubah bentuk dimensi yang besar; (4) Bersih dan bebas pencemaran: bahagian struktur dikehendaki mempunyai pekali geseran yang sangat rendah, kehilangan tenaga kinetik kecil semasa pergerakan, dan tiada pencemaran zarah pengisaran.

2，Aplikasi seramik silikon karbida dalam mesin litografi

Silikon karbida adalah bahan seramik berstruktur yang sangat baik dengan kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, modulus elastik tinggi, kekakuan spesifik yang tinggi, kekonduksian haba yang tinggi, pekali pengembangan haba yang rendah dan kestabilan kimia yang sangat baik, yang digunakan secara meluas dalam industri petrokimia, pembuatan jentera, industri nuklear, industri mikroelektronik dan bidang lain. Silikon karbida mempunyai modulus keanjalan yang sangat tinggi, kekonduksian terma dan pekali pengembangan haba sederhana, mempunyai kebolehgilapan yang sangat baik, boleh diproses menjadi cermin berkualiti tinggi, dan tidak mudah menghasilkan ubah bentuk dan ketegangan haba. Melalui reka bentuk struktur pengurangan berat khas, bahagian struktur boleh menjadi sangat ringan, yang digunakan secara meluas dalam bidang peralatan pembuatan litar bersepadu. Seramik silikon karbida mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik pada suhu bilik, kestabilan suhu tinggi yang sangat baik dan kekakuan spesifik yang baik dan sifat pemprosesan optik, terutamanya sesuai untuk penyediaan mesin fotolitografi peralatan litar bersepadu untuk bahagian struktur seramik ketepatan, seperti meja bahan kerja seramik SiC untuk fotolitografi mesin, rel panduan, cermin, chuck seramik, lengan, cakera yang disejukkan air, chuck...dll.

3，Kesukaran teknikal bahagian struktur silikon karbida untuk peralatan semikonduktor

Bahagian struktur seramik ketepatan yang digunakan dalam peralatan teras litar bersepadu mempunyai ciri-ciri "besar, tebal, kosong, nipis, ringan dan halus". Walau bagaimanapun, kerana silikon karbida ialah sebatian ikatan kovalen dengan ikatan Si-C yang kuat, ia mempunyai kekerasan yang tinggi dan kerapuhan yang ketara, dan sukar untuk pemesinan ketepatan. Di samping itu, takat lebur yang tinggi bagi silikon karbida menjadikannya sukar untuk mencapai pensinteran saiz padat dan hampir bersih. Terdapat banyak kesukaran dan cabaran teknikal dalam penyediaan bahagian struktur silikon karbida:

(1) Bagaimana untuk merealisasikan struktur sel tertutup berongga untuk mencapai matlamat ringan yang tinggi, untuk bahagian struktur logam dengan struktur sel tertutup berongga, proses kimpalan pateri dan resapan biasanya digunakan; Walau bagaimanapun, untuk bahagian struktur logam yang kompleks dan tidak matang, mudah untuk membentuk antara muka sambungan yang jelas, menghasilkan komposisi dan prestasi dengan perbezaan besar antara lapisan sambungan dan matriks.

(2) Bagaimana untuk mencapai ketepatan bentuk dan kedudukan tinggi bahagian struktur silikon karbida untuk mencapai matlamat pergerakan dan kedudukan ketepatan tinggi. Kekerasan silikon karbida adalah yang kedua selepas berlian, mengakibatkan kecekapan pemprosesan yang rendah dan kos pemprosesan yang tinggi bagi bahagian struktur silikon karbida, jadi merealisasikan ketepatan bentuk dan kedudukan tinggi bahagian struktur silikon karbida juga merupakan kesukaran teknikal, terutamanya dalam penyediaan. daripada sampel dengan saiz besar, ultra-nipis, ciri-ciri struktur kompleks dan sampel dengan struktur sel tertutup berongga, masalahnya amat ketara.

(3) Bagaimana untuk mengurangkan atau mengelakkan tekanan sisa produk silikon karbida dalam proses pengacuan, pengeringan, pensinteran dan pemprosesan ketepatan seterusnya, dan meningkatkan kualiti dan hasil produk. Badan silikon karbida dalam proses pengeringan dan pensinteran, kerana penyingkiran air dan kehilangan bahan organik, mudah untuk menghasilkan pengecutan yang tidak sekata, mengakibatkan keretakan dan ubah bentuk dalam badan, dan pengenalan tekanan sisa dalam badan, dan dalam proses pemprosesan ketepatan selepas pensinteran, adalah mungkin untuk menyebabkan keretakan di dalam produk, mengakibatkan retak, mengurangkan hasil produk. Penyediaan saiz besar, struktur berongga berbentuk kompleks bahagian struktur silikon karbida ketepatan adalah sukar, pada masa ini pasaran seramik silikon karbida untuk peralatan pembuatan litar bersepadu kebanyakannya diduduki oleh perusahaan asing, Jepun- Kyocera, USA- CoorsTek, Singapura-Fountyl. Penyelidikan mengenai teknologi penyediaan dan promosi aplikasi bahagian struktur silikon karbida ketepatan untuk peralatan litar bersepadu di China bermula lewat, dan masih terdapat jurang antara China dan perusahaan terkemuka antarabangsa.