Litografi makineleri için hassas silisyum karbür seramik bileşenler

IC endüstrisinde entegre devre üretim ekipmanları son derece önemli bir stratejik konuma sahiptir. Entegre devre üretiminin temel teknolojileri ve ekipmanları arasında litografi teknolojisi ve litografi ekipmanı, film büyütme teknolojisi ve ekipmanı, kimyasal mekanik parlatma teknolojisi ve ekipmanı, yüksek yoğunluklu paketleme sonrası teknolojisi ve ekipmanı vb. yer alır ve hepsi hareket kontrol teknolojisini içerir. ve yüksek verimlilik, yüksek hassasiyet ve yüksek stabiliteye sahip tahrik teknolojisi. Yapısal parçaların doğruluğu ve yapısal malzemelerin performansı çok yüksek gereksinimlere sahiptir.

1, Yarı iletken ekipmanlar için hassas seramik yapısal parçaların karakteristik gereksinimleri.

Entegre devre imalatının temel ekipmanı, parça malzemelerinin yüksek saflık, yüksek yoğunluk, yüksek mukavemet, yüksek elastik modül, yüksek termal iletkenlik ve düşük termal genleşme katsayısı özelliklerine sahip olmasını ve yapısal parçaların son derece yüksek boyutsal doğruluğa sahip olmasını gerektirir. Ekipmanın ultra hassas hareket ve kontrol elde etmesini sağlamak için yapısal karmaşıklık.

Litografi makinesindeki iş parçası tablasını örnek alırsak iş parçası tablasının ana işlevi silikon levhayı ve maskeyi taşıyarak pozlama işlemini tamamlamaktır ve performansı verimi ve çözünürlüğü doğrudan etkiler. Masanın yüksek hızlı ve istikrarlı büyük strok ve altı serbestlik dereceli nano ölçekli ultra hassas hareket elde edebilmesi gerekmektedir. Örneğin, 100 nm çözünürlüğe, 33 nm gravür doğruluğuna ve 10 nm çizgi genişliğine sahip bir litografi makinesi için iş parçası tablasının konumlandırma doğruluğunun 10 nm'ye ulaşması gerekir. Maske-silikon levhanın eş zamanlı adım atma ve tarama hızları sırasıyla 150 nm/s ve 120 nm/s'ye ulaşır ve maske tarama hızı 500 nm/s'ye yakındır ve iş parçası tablasının çok yüksek hareket doğruluğuna sahip olması gerekir ve durağanlık.

Bu nedenle, iş parçası tablasının hassas yapısal parçalarının aşağıdaki gereksinimleri karşılaması gerekir: (1) Oldukça hafif: hareket ataletini azaltmak, motor yükünü azaltmak, hareket verimliliğini, konumlandırma doğruluğunu ve stabilitesini geliştirmek için yapısal parçalar genel olarak hafif yapısal tasarım kullanın, hafiflik oranı %60 ~ %80, %90'a kadar; (2) Yüksek biçim ve konum doğruluğu: Yüksek hassasiyetli hareket ve konumlandırma elde etmek için yapısal parçaların son derece yüksek biçim ve konum doğruluğuna sahip olması, düzlüğün, paralelliğin ve dikliğin 1μm'den az olması gerekir ve form ve konum doğruluğunun 5μm'den az olması gerekir; (3) Yüksek boyutsal kararlılık: Yüksek hassasiyetli hareket ve konumlandırma elde etmek için, yapısal parçaların son derece yüksek boyutsal kararlılığa sahip olması gerekir; bu, gerinim üretmesi kolay değildir ve ısıl iletkenlik yüksektir, ısıl genleşme katsayısı düşük ve büyük boyutlu deformasyon üretmek kolay değil; (4) Temiz ve kirlilikten arındırılmış: Yapısal parçaların çok düşük sürtünme katsayısına sahip olması, hareket sırasında küçük kinetik enerji kaybına sahip olması ve taşlama partikülü kirliliğinin olmaması gerekir.

2, Silisyum karbür seramiklerin litografi makinesinde uygulanması

Silisyum karbür, petrokimya endüstrisinde, makine imalatında, nükleer endüstride yaygın olarak kullanılan, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, yüksek elastik modül, yüksek spesifik sertlik, yüksek ısı iletkenliği, düşük termal genleşme katsayısı ve mükemmel kimyasal stabiliteye sahip mükemmel bir yapısal seramik malzemedir. mikroelektronik endüstrisi ve diğer alanlar. Silisyum karbür çok yüksek bir elastik modüle, termal iletkenliğe ve orta derecede termal genleşme katsayısına sahiptir, mükemmel cilalanabilirliğe sahiptir, yüksek kaliteli aynaya işlenebilir ve deformasyon ve termal gerginlik üretmek kolay değildir. Özel ağırlık azaltıcı yapı tasarımı sayesinde yapısal parçalar, entegre devre imalat ekipmanları alanında yaygın olarak kullanılan oldukça hafif olabilir. Silisyum karbür seramikler, oda sıcaklığında mükemmel mekanik özelliklere, mükemmel yüksek sıcaklık stabilitesine ve iyi spesifik sertliğe ve optik işleme özelliklerine sahiptir; özellikle fotolitografi için SiC seramik iş parçası masası gibi hassas seramik yapısal parçalar için entegre devre ekipmanının fotolitografi makinesinin hazırlanması için uygundur. makine, kılavuz rayı, ayna, seramik ayna, kol, su soğutmalı disk, ayna...vb.

3, yarı iletken ekipmanlar için silisyum karbür yapısal parçaların teknik zorlukları

Entegre devrelerin çekirdek ekipmanlarında kullanılan hassas seramik yapı parçaları "büyük, kalın, boş, ince, hafif ve ince" özelliklere sahiptir. Bununla birlikte silisyum karbür, güçlü Si-C bağına sahip bir kovalent bağ bileşiği olduğundan, yüksek sertliğe ve önemli ölçüde kırılganlığa sahiptir ve hassas şekilde işlenmesi zordur. Ayrıca silisyum karbürün yüksek erime noktası, yoğun ve net boyuta yakın sinterlemenin elde edilmesini zorlaştırır. Silisyum karbür yapısal parçaların hazırlanmasında birçok teknik zorluk ve zorluk vardır:

(1) Yüksek hafiflik hedefine ulaşmak için içi boş kapalı hücre yapısının nasıl gerçekleştirileceği, içi boş kapalı hücre yapısına sahip metal yapı parçaları için genellikle lehimleme ve difüzyon kaynak işlemleri kullanılır; Bununla birlikte, karmaşık ve olgunlaşmamış metal yapısal parçalar için, belirgin bir bağlantı arayüzü oluşturmak kolaydır, bu da bağlantı katmanı ile matris arasında büyük bir fark olan bileşim ve performansla sonuçlanır.

(2) Yüksek hassasiyetli hareket ve konumlandırma hedefine ulaşmak için silisyum karbür yapısal parçaların yüksek form ve konum doğruluğuna nasıl ulaşılır. Silisyum karbürün sertliği elmastan sonra ikinci sırada yer alır, bu da silisyum karbür yapısal parçaların düşük işleme verimliliğine ve yüksek işleme maliyetine neden olur, bu nedenle silisyum karbür yapısal parçaların yüksek şekil ve konum doğruluğunun gerçekleştirilmesi de özellikle hazırlık aşamasında teknik bir zorluktur. Büyük boyutlu, ultra ince, karmaşık yapısal özelliklere sahip numunelerde ve içi boş kapalı hücre yapısına sahip numunelerde sorun özellikle belirgindir.

(3) Kalıplama, kurutma, sinterleme ve sonraki hassas işleme sürecinde silisyum karbür ürünlerin artık geriliminin nasıl azaltılacağı veya önleneceği ve ürün kalitesinin ve veriminin nasıl artırılacağı. Kurutma ve sinterleme işleminde silisyum karbür gövde, suyun ortadan kaldırılması ve organik madde kaybı nedeniyle, vücutta çatlaklara ve deformasyona neden olan ve vücutta artık gerilimin ortaya çıkmasına neden olan düzensiz büzülmeyi kolaylaştırır. Sinterleme sonrası hassas işlem prosesi, ürün içerisinde çatlaklara neden olmakta ve bunun sonucunda çatlaklara neden olmakta, ürün verimini düşürmektedir. Hassas silisyum karbür yapısal parçaların büyük boyutlu, karmaşık şekilli içi boş yapısının hazırlanması zordur; şu anda entegre devre üretim ekipmanları için silisyum karbür seramik pazarı çoğunlukla Japonya-Kyocera, ABD-CoorsTek, Singapur-Fountil gibi yabancı şirketler tarafından işgal edilmektedir. Çin'de entegre devre ekipmanı için hassas silisyum karbür yapısal parçaların hazırlanması teknolojisi ve uygulama tanıtımına yönelik araştırmalar geç başladı ve Çin ile uluslararası lider şirketler arasında hala bir boşluk var.