اجزای سرامیکی سیلیکون کاربید دقیق برای ماشین های لیتوگرافی

در صنعت آی سی، تجهیزات تولید مدار مجتمع دارای موقعیت استراتژیک بسیار مهمی است. فن‌آوری‌ها و تجهیزات کلیدی تولید مدار مجتمع عمدتاً شامل فناوری لیتوگرافی و تجهیزات لیتوگرافی، فناوری رشد فیلم و تجهیزات، فناوری و تجهیزات پرداخت مکانیکی شیمیایی، فناوری و تجهیزات پس از بسته‌بندی با چگالی بالا و غیره است که همه شامل فناوری کنترل حرکت هستند. و تکنولوژی رانندگی با راندمان بالا، دقت بالا و پایداری بالا. دقت قطعات سازه ای و عملکرد مصالح سازه ای الزامات بسیار بالایی دارد.

1، الزامات مشخصه قطعات ساختاری سرامیکی دقیق برای تجهیزات نیمه هادی.

تجهیزات کلیدی تولید مدار مجتمع مستلزم آن است که مواد قطعات دارای ویژگی‌های خلوص بالا، چگالی بالا، استحکام بالا، مدول الاستیک بالا، هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین و قطعات ساختاری دارای دقت ابعادی و بسیار بالا باشند. پیچیدگی ساختاری برای اطمینان از تجهیزات برای دستیابی به حرکت و کنترل فوق العاده دقیق.

با در نظر گرفتن میز قطعه کار در دستگاه لیتوگرافی، عملکرد اصلی میز قطعه کار حمل ویفر و ماسک سیلیکونی و تکمیل فرآیند نوردهی است و عملکرد آن مستقیماً بر بازده و وضوح تأثیر می گذارد. لازم است که میز بتواند به حرکت بزرگ با سرعت بالا و پایدار و حرکت فوق دقیق در مقیاس نانو با شش درجه آزادی دست یابد. به عنوان مثال، برای دستگاه لیتوگرافی با وضوح 100 نانومتر، دقت حکاکی 33 نانومتر و عرض خط 10 نانومتر، دقت موقعیت میز قطعه کار باید به 10 نانومتر برسد. سرعت پله و اسکن همزمان ویفر ماسک-سیلیکون به ترتیب به 150 نانومتر بر ثانیه و 120 نانومتر بر ثانیه می رسد و سرعت اسکن ماسک نزدیک به 500 نانومتر بر ثانیه است و میز قطعه کار باید دارای دقت حرکتی و حرکتی بسیار بالایی باشد. ایستایی

بنابراین، قطعات ساختاری دقیق جدول قطعه کار باید شرایط زیر را برآورده کند: (1) بسیار سبک وزن: به منظور کاهش اینرسی حرکت، کاهش بار موتور، بهبود راندمان حرکت، دقت موقعیت و پایداری، قطعات ساختاری به طور کلی از طراحی ساختاری سبک وزن استفاده کنید، میزان سبک وزن 60٪ تا 80٪، تا 90٪ است. (2) دقت فرم و موقعیت بالا: برای دستیابی به حرکت و موقعیت با دقت بالا، قطعات سازه باید فرم و دقت موقعیت بسیار بالایی داشته باشند، صافی، موازی و عمود باید کمتر از 1μm باشد و دقت فرم و موقعیت باید کمتر از 5μm باشد. (3) پایداری ابعادی بالا: برای دستیابی به حرکت و موقعیت با دقت بالا، قطعات ساختاری باید پایداری ابعادی بسیار بالایی داشته باشند، که تولید کرنش آسان نیست، و هدایت حرارتی بالا است، ضریب انبساط حرارتی است. کم است و ایجاد تغییر شکل ابعادی بزرگ آسان نیست. (4) تمیز و بدون آلودگی: قطعات ساختاری باید دارای ضریب اصطکاک بسیار کم، اتلاف انرژی جنبشی کم در حین حرکت و بدون آلودگی ذرات سنگ زنی باشند.

2، کاربرد سرامیک کاربید سیلیکون در دستگاه لیتوگرافی

کاربید سیلیکون یک ماده سرامیکی ساختاری عالی با استحکام بالا، سختی بالا، مدول الاستیک بالا، سختی ویژه بالا، هدایت حرارتی بالا، ضریب انبساط حرارتی پایین و پایداری شیمیایی عالی است که به طور گسترده در صنعت پتروشیمی، ساخت ماشین آلات، صنعت هسته ای استفاده می شود. صنعت میکروالکترونیک و سایر زمینه ها. کاربید سیلیکون دارای مدول الاستیک بسیار بالا، هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی متوسط ​​است، قابلیت پرداخت عالی دارد، می تواند به آینه با کیفیت بالا تبدیل شود و ایجاد تغییر شکل و کرنش حرارتی آسان نیست. از طریق طراحی ساختار ویژه کاهش وزن، قطعات ساختاری می توانند بسیار سبک وزن باشند که به طور گسترده در زمینه تجهیزات تولید مدار مجتمع استفاده می شود. سرامیک های کاربید سیلیکون دارای خواص مکانیکی عالی در دمای اتاق، پایداری در دمای بالا عالی و سفتی خاص و خواص پردازش نوری هستند، به ویژه برای تهیه دستگاه فوتولیتوگرافی تجهیزات مدار مجتمع برای قطعات ساختاری سرامیکی دقیق، مانند میز قطعه کار سرامیکی SiC برای فوتولیتوگرافی مناسب است. ماشین، ریل راهنما، آینه، چاک سرامیکی، بازو، دیسک آب خنک، چاک و غیره.

3، مشکلات فنی قطعات ساختاری کاربید سیلیکون برای تجهیزات نیمه هادی

قطعات ساختاری سرامیکی دقیق مورد استفاده در تجهیزات هسته مدارهای مجتمع دارای ویژگی های "بزرگ، ضخیم، خالی، نازک، سبک و ریز" هستند. با این حال، از آنجایی که کاربید سیلیکون یک ترکیب پیوند کووالانسی با پیوند قوی Si-C است، سختی بالا و شکنندگی قابل توجهی دارد و ماشینکاری دقیق آن دشوار است. علاوه بر این، نقطه ذوب بالای کاربید سیلیکون، دستیابی به تف جوشی متراکم و نزدیک به خالص را دشوار می کند. در تهیه قطعات ساختاری کاربید سیلیکون مشکلات و چالش های فنی زیادی وجود دارد:

(1) نحوه تحقق ساختار سلول بسته توخالی برای رسیدن به هدف سبک وزن بالا، برای قطعات ساختاری فلزی با ساختار سلول بسته توخالی، معمولاً از فرآیندهای جوشکاری لحیم کاری و انتشار استفاده می شود. با این حال، برای قطعات ساختاری فلزی پیچیده و نابالغ، به راحتی می توان یک رابط اتصال آشکار را تشکیل داد که منجر به ترکیب و عملکرد با تفاوت زیادی بین لایه اتصال و ماتریس می شود.

(2) نحوه دستیابی به فرم و دقت موقعیت بالای قطعات ساختاری کاربید سیلیکون برای دستیابی به هدف حرکت و موقعیت با دقت بالا. سختی کاربید سیلیکون پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد و در نتیجه راندمان پردازش کم و هزینه پردازش بالای قطعات ساختاری کاربید سیلیکون را به همراه دارد، بنابراین درک شکل و موقعیت بالای قطعات ساختاری کاربید سیلیکون نیز یک مشکل فنی به ویژه در تهیه است. از نمونه‌های با اندازه بزرگ، فوق‌العاده نازک، ویژگی‌های ساختاری پیچیده و نمونه‌هایی با ساختار سلول بسته توخالی، مشکل به‌ویژه برجسته است.

(3) نحوه کاهش یا اجتناب از تنش پسماند محصولات کاربید سیلیکون در فرآیند قالب‌گیری، خشک کردن، تف جوشی و پردازش دقیق بعدی، و بهبود کیفیت و عملکرد محصول. بدنه سیلیکون کاربید در فرآیند خشک کردن و تف جوشی به دلیل حذف آب و از بین رفتن مواد آلی، به راحتی ایجاد انقباض ناهموار و در نتیجه ایجاد ترک و تغییر شکل در بدنه و ایجاد تنش پسماند در بدن می شود. فرآیند پردازش دقیق پس از پخت، ممکن است باعث ایجاد ترک در داخل محصول شود و در نتیجه ترک خوردگی، عملکرد محصول را کاهش دهد. تهیه ساختار توخالی با اندازه بزرگ و پیچیده قطعات ساختاری کاربید سیلیکون دقیق دشوار است، در حال حاضر بازار سرامیک کاربید سیلیکون برای تجهیزات تولید مدار مجتمع عمدتاً توسط شرکت های خارجی ژاپن- Kyocera، ایالات متحده آمریکا- CoorsTek، سنگاپور-Fountyl اشغال شده است. تحقیقات در مورد فناوری آماده سازی و ارتقای کاربرد قطعات ساختاری کاربید سیلیکون دقیق برای تجهیزات مدار مجتمع در چین دیر آغاز شد و هنوز شکافی بین چین و شرکت های پیشرو بین المللی وجود دارد.