مكونات سيراميك كربيد السيليكون الدقيقة لآلات الطباعة الحجرية

في صناعة الدوائر المتكاملة، تتمتع معدات تصنيع الدوائر المتكاملة بموقع استراتيجي مهم للغاية. تشمل التقنيات والمعدات الرئيسية لتصنيع الدوائر المتكاملة بشكل أساسي تكنولوجيا الطباعة الحجرية ومعدات الطباعة الحجرية، وتكنولوجيا ومعدات نمو الأفلام، وتكنولوجيا ومعدات التلميع الميكانيكي الكيميائي، وتكنولوجيا ومعدات ما بعد التغليف عالية الكثافة...إلخ، وكلها تتضمن تكنولوجيا التحكم في الحركة وتكنولوجيا القيادة بكفاءة عالية ودقة عالية وثبات عالي. إن دقة الأجزاء الهيكلية وأداء المواد الإنشائية لها متطلبات عالية جدًا.

1、المتطلبات المميزة للأجزاء الهيكلية الخزفية الدقيقة لمعدات أشباه الموصلات.

تتطلب المعدات الرئيسية لتصنيع الدوائر المتكاملة أن تتمتع مواد الأجزاء بخصائص النقاء العالي والكثافة العالية والقوة العالية ومعامل المرونة العالي والتوصيل الحراري العالي ومعامل التمدد الحراري المنخفض، وأن تتمتع الأجزاء الهيكلية بدقة أبعاد عالية للغاية و التعقيد الهيكلي لضمان المعدات لتحقيق حركة وتحكم فائق الدقة.

بأخذ طاولة قطع العمل في آلة الطباعة الحجرية كمثال، فإن الوظيفة الرئيسية لطاولة قطع العمل هي حمل رقاقة السيليكون والقناع وإكمال عملية التعريض، ويؤثر أدائها بشكل مباشر على الإنتاجية والدقة. من المطلوب أن تتمكن الطاولة من تحقيق حركة كبيرة عالية السرعة ومستقرة وحركة فائقة الدقة على المستوى النانوي تبلغ ست درجات من الحرية. على سبيل المثال، بالنسبة لآلة الطباعة الحجرية بدقة 100 نانومتر، ودقة النقش 33 نانومتر وعرض الخط 10 نانومتر، يجب أن تصل دقة تحديد موضع طاولة قطعة العمل إلى 10 نانومتر. تصل سرعات التنقل والمسح في وقت واحد لرقاقة قناع السيليكون إلى 150 نانومتر/ثانية و120 نانومتر/ثانية على التوالي، وتقترب سرعة مسح القناع من 500 نانومتر/ثانية، ويلزم أن تكون طاولة قطع العمل ذات دقة حركة عالية جدًا و ساكنة.

ولذلك، فإن الأجزاء الهيكلية الدقيقة لطاولة قطع العمل تحتاج إلى تلبية المتطلبات التالية: (1) خفيفة الوزن للغاية: من أجل تقليل القصور الذاتي للحركة، وتقليل حمل المحرك، وتحسين كفاءة الحركة، ودقة تحديد المواقع والاستقرار، والأجزاء الهيكلية بشكل عام استخدام تصميم هيكلي خفيف الوزن، معدل الوزن الخفيف هو 60% ~ 80%، حتى 90%؛ (2) دقة عالية في الشكل والموضع: من أجل تحقيق دقة عالية في الحركة وتحديد المواقع، يجب أن تكون الأجزاء الهيكلية ذات دقة عالية للغاية في الشكل والموضع، ويجب أن يكون التسطيح والتوازي والعمودي أقل من 1 ميكرومتر، و يجب أن تكون دقة الشكل والموضع أقل من 5 ميكرومتر؛ (3) ثبات عالي الأبعاد: من أجل تحقيق حركة وتحديد موضع عالي الدقة، يجب أن تتمتع الأجزاء الهيكلية بثبات عالي الأبعاد للغاية، وهو ليس من السهل إنتاج الضغط، وتكون الموصلية الحرارية عالية، ومعامل التمدد الحراري منخفضة، وليس من السهل إنتاج تشوه كبير الأبعاد؛ (4) نظيفة وخالية من التلوث: يجب أن يكون للأجزاء الهيكلية معامل احتكاك منخفض جدًا، وفقدان صغير للطاقة الحركية أثناء الحركة، وعدم تلوث جسيمات الطحن.

2، تطبيق سيراميك كربيد السيليكون في آلة الطباعة الحجرية

كربيد السيليكون عبارة عن مادة خزفية هيكلية ممتازة ذات قوة عالية، وصلابة عالية، ومعامل مرونة عالي، وصلابة محددة عالية، وموصلية حرارية عالية، ومعامل تمدد حراري منخفض وثبات كيميائي ممتاز، والذي يستخدم على نطاق واسع في صناعة البتروكيماويات، وتصنيع الآلات، والصناعة النووية، صناعة الالكترونيات الدقيقة وغيرها من المجالات. يحتوي كربيد السيليكون على معامل مرونة عالي جدًا، وموصلية حرارية ومعامل تمدد حراري معتدل، وله قابلية تلميع ممتازة، ويمكن معالجته في مرآة عالية الجودة، وليس من السهل إنتاج تشوه وإجهاد حراري. من خلال تصميم هيكل تخفيض الوزن الخاص، يمكن للأجزاء الهيكلية أن تكون خفيفة الوزن للغاية، والتي تستخدم على نطاق واسع في مجال معدات تصنيع الدوائر المتكاملة. يتمتع سيراميك كربيد السيليكون بخصائص ميكانيكية ممتازة في درجة حرارة الغرفة، واستقرار ممتاز في درجات الحرارة العالية وصلابة محددة جيدة وخصائص معالجة بصرية، ومناسبة بشكل خاص لإعداد آلة الطباعة الحجرية الضوئية لمعدات الدوائر المتكاملة للأجزاء الهيكلية الخزفية الدقيقة، مثل طاولة قطع السيراميك SiC للطباعة الحجرية الضوئية آلة ، سكة توجيه ، مرآة ، ظرف سيراميك ، ذراع ، قرص مبرد بالماء ، ظرف ... إلخ.

3، الصعوبات الفنية للأجزاء الهيكلية من كربيد السيليكون لمعدات أشباه الموصلات

تتميز الأجزاء الهيكلية الخزفية الدقيقة المستخدمة في المعدات الأساسية للدوائر المتكاملة بخصائص "كبيرة وسميكة وفارغة ورقيقة وخفيفة ودقيقة". ومع ذلك، نظرًا لأن كربيد السيليكون عبارة عن مركب رابطة تساهمية مع رابطة Si-C قوية، فإنه يتمتع بصلابة عالية وهشاشة كبيرة، ومن الصعب تصنيعه بدقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نقطة الانصهار العالية لكربيد السيليكون تجعل من الصعب تحقيق تلبيد كثيف وقريب من الشبكة. هناك العديد من الصعوبات والتحديات الفنية في تحضير الأجزاء الهيكلية من كربيد السيليكون:

(1) كيفية تحقيق بنية الخلية المغلقة المجوفة لتحقيق هدف الوزن الخفيف العالي، بالنسبة للأجزاء الهيكلية المعدنية ذات بنية الخلية المغلقة المجوفة، عادةً ما يتم استخدام عمليات اللحام بالنحاس الأصفر والانتشار؛ ومع ذلك، بالنسبة للأجزاء الهيكلية المعدنية المعقدة وغير الناضجة، فمن السهل تشكيل واجهة اتصال واضحة، مما يؤدي إلى التركيب والأداء مع اختلاف كبير بين طبقة الاتصال والمصفوفة.

(2) كيفية تحقيق الدقة العالية في الشكل والموضع للأجزاء الهيكلية من كربيد السيليكون لتحقيق هدف الحركة وتحديد المواقع بدقة عالية. صلابة كربيد السيليكون تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة المعالجة وارتفاع تكلفة معالجة الأجزاء الهيكلية من كربيد السيليكون، وبالتالي فإن تحقيق الدقة العالية في الشكل والموضع للأجزاء الهيكلية من كربيد السيليكون يعد أيضًا صعوبة فنية، خاصة في التحضير. في العينات ذات الحجم الكبير والرقيقة للغاية والخصائص الهيكلية المعقدة والعينات ذات بنية الخلايا المغلقة المجوفة، تكون المشكلة بارزة بشكل خاص.

(3) كيفية تقليل أو تجنب الإجهاد المتبقي لمنتجات كربيد السيليكون في عملية التشكيل والتجفيف والتلبيد والمعالجة الدقيقة اللاحقة، وتحسين جودة المنتج وإنتاجيته. جسم كربيد السيليكون في عملية التجفيف والتلبيد، بسبب التخلص من الماء وفقدان المواد العضوية، يسهل إنتاج انكماش غير متساوٍ، مما يؤدي إلى تشققات وتشوه في الجسم، وإدخال الإجهاد المتبقي في الجسم، وفي من الممكن أن تؤدي عملية المعالجة الدقيقة بعد التلبيد إلى حدوث تشققات داخل المنتج، مما يؤدي إلى حدوث تشققات وتقليل إنتاجية المنتج. يعد تحضير هيكل مجوف كبير الحجم ومعقد الشكل للأجزاء الهيكلية الدقيقة من كربيد السيليكون أمرًا صعبًا، حاليًا سوق سيراميك كربيد السيليكون لمعدات تصنيع الدوائر المتكاملة مشغول بشكل أساسي من قبل الشركات الأجنبية، اليابان-كيوسيرا، الولايات المتحدة الأمريكية-CoorsTek، سنغافورة-Fountyl. بدأت الأبحاث حول تكنولوجيا التحضير وتعزيز التطبيقات للأجزاء الهيكلية الدقيقة من كربيد السيليكون لمعدات الدوائر المتكاملة في الصين متأخرة، ولا تزال هناك فجوة بين الصين والشركات الدولية الرائدة.