Применение современной керамики в высококлассных фотолитографических машинах

В сфере стратегических отраслей, влияющих на национальную экономику, политику и оборонную безопасность, полупроводниковый сектор является ключевым игроком. В этой области новейшее оборудование, воплощенное в фотолитографии, является воплощением современной, высокоинтегрированной технологии. Охватывающие такие дисциплины, как оптика, материаловедение и информатика, процессы проектирования и производства демонстрируют превосходство научно-технического мастерства. В частности, эти машины предъявляют высокие требования к прецизионным компонентам, при этом современная керамика становится огромным материалом третьего поколения, играющим решающую роль.

Керамика карбида кремния-авангард точных компонентов в фотолитографии

В области высокопроизводительных фотолитографических машин спрос на высокоэффективные, точные и стабильные технологии управления движением и привода устанавливает чрезвычайно высокие стандарты точности компонентов и характеристик материала.

Керамика карбида кремния, с исключительно высоким эластичным модулем, теплопроводностью и низким коэффициентом теплового расширения, смягчают такие проблемы, как изгибающая деформация стресса и теплового напряжения. Кроме того, их превосходная полируемость позволяет механической обработке достичь оптимальных зеркал. Таким образом, использование керамики карбида кремния в качестве материала для прецизионных структурных компонентов в полупроводниковом критически важном оборудовании, таком как фотолитографические машины, оказывается очень выгодным. Компоненты, требующие керамики карбида кремния в полупроводниковом производственном оборудовании, включают рабочие столы, направляющие рельсы, зеркала отражения, руки, блоки, магнитные стальные конструкции, отсосы, пластины с водяным охлаждением и воздушные плавучие платы.

Эти компоненты имеют отличительные структурные особенности:

• Большие размеры и толщина

• Полые закрытые отверстия

• Тонкие стены, тонкие плиты

• Высокая степень легкой конструкции

• Повышенная точность позиционирования

• Отличные оптические характеристики

Эти характеристики создают серьезные проблемы для производства керамических компонентов на основе карбида кремния, сдерживая их широкое применение в секторе производства высококачественного оборудования. В настоящее время лишь несколько развитых стран, включая японию и Соединенные Штаты, представленные такими компаниями, как Kyocera и CoorsTek, успешно интегрировали керамические материалы из карбида кремния в критически важное полупроводниковое оборудование.

Jadeite керамические-возвышение материального ландшафта для фотолитографических платформ машин

Для достижения высокой точности и скорости решающее значение имеет конструкция системы материалов для платформ фотолитографических машин. Для преодоления деформации при высокоскоростном сканировании требуются материалы с высоким коэффициентом жесткости по отношению к весу-материалы с низким тепловым расширением, соответствующие этому критерию.

Традиционно, немецкая компания Schott' микрокристаллическое стекло s (Zerodur), кварцевое стекло и оле были использованы в ранней фотолитографии оборудования. Зеродур, в частности, может похвастаться почти нулевым коэффициентом теплового расширения в широком температурном диапазоне, предлагая некоторую прочность и твердость. Тем не менее, его низкий эластичный модуль требует увеличения толщины для поддержания требуемой жесткости, препятствуя легкой конструкции и не удовлетворяя требованиям высокоскоростных, высокоточных фотолитографических платформ машин. Кроме того, Zerodur подвержен износу во время эув-ионного гравюра, что приводит к снижению точности.

С ростом спроса на передовые фотолитографические машины такие компании, как ASML, NIKON и CANON начали исследования новых материальных систем для конструкционных материалов платформы. Jadeite, широко используемый в высокотемпературных средах, привлек внимание из-за низкого теплового расширения, низкой плотности и высокой эластичности модульного модуля.

Коэффициент теплового расширения Jadeite сопоставим с Zerodur, что обеспечивает тепловую устойчивость. Кроме того, его теплопроводность почти в три раза выше, чем у Zerodur, что позволяет более эффективно рассеивать тепло при использовании, удовлетворяя требованиям термоустойчивости. С высоким эластичным модулем Jadeite эффективно сопротивляется деформации при сканировании высокоскоростной платформы, повышая стабильность. Выбор ядеита в качестве субструйного материала платформы, исходя из жестких условий, значительно снижает требуемую массу по сравнению с микрокристаллическим стеклом и кварцевым стеклом, удовлетворяя потребность в легкой конструкции. Таким образом, исследователи во всем мире признают Jadeite перспективным материалом для следующего поколения полупроводниковых фотолитографических машин.

ASML находится на переднем крае применения керамики Jadeite в исследованиях и разработках фотолитографических материалов платформы машин, постоянно совершенствуя и обновляя структуру. Несколько открытых патентов ASML подчеркивают применение и исследования керамики Jadeite в высококлассных фотолитографических материалах платформы машин. Сегодня ASML успешно освоила и распространила использование керамики Jadeite в компонентах фотолитографических машинных платформ.

Помимо приложений платформы, Jadeite ceramic находит применение в других компонентах, таких как зеркала и маски. Ведущие международные производители интегрального оборудования, в Том числе ASML, NIKON, CANON и ZYGO в США, широко используют такие материалы, как микрокристаллическое стекло и Jadeite при подготовке фотолитографических машин зеркала отражения. В 2015 году Zygo публично раскрыл фотолитографический маскировочный материал, состоящий в основном из керамики Jadeite, показывающей тонко отполированный слой Jadeite substrate, отражающий слой, промежуточный слой покрытия и абсорбирующий влажный слой. Jadeite керамические substrate' упругость модулуса s варьируется от 120 до 150 гпа, плотность объема от 2,5 до 2,7 г/см, коэффициент теплового расширения от 0,2 до 5 вт /(м · к), все в пределах толщины менее 0,635 см.

Пьезоэлектрическая керамика: воспитание "нулевой аберрации" В фотолитографических проекционных линзах

Будучи одним из самых сложных устройств, когда-либо созданных человечеством, фотолитографические машины требуют контроля волновых отклонений в проекционных линзах вплоть до уровня субнанометра, приближаясь к «нулевой аберрации». Одновременно таблица рабочих столов и таблица масок требуют исключительно высокой точности синхронизации ускорения и наноуровня. Кроме того, при высокоскоростном воздействии кремниевые ваферы#39; поверхность s должна неизменно оставаться в пределах диапазона глубины фокусировки проекционного рассеивателя приблизительно в 100 нм. Поскольку полупроводнические процессы приближаются к физическому пределам в 5 нм, проектная сложность и точность обработки фотолитографических машин экспоненциально возрастают, что создает серьезные проблемы с точки зрения позиционирования на наноуровне, точности обработки субнанометров и точного экологического контроля.

На протяжении всего производства и применения фотолитографических машин, различные аспекты, в Том числе нанонастройка проекционных линз, точное позиционирование во время воздействия и активное снижение вибрации, могут использовать piezoelectric driving технологии для обеспечения качества, разрешения и стабильности изображения. В частности, пьезоэлектрические керамические материалы, имеющие такие характеристики, как немагнитные помехования, высокое разрешение позиционирования и минимальное производство тепла, находят широкое применение в приводе позиционирования зеркал компенсации отклонений в проекционных линзах фотолитографии машин. Имеющиеся в продаже многослойные пьезоэлектрические приводы часто используют в качестве базового пьезоэлектрического материала циркониевый титановый свинец (PZT) либо в твердом растворе, либо с допинговыми модификациями.

Iii. Выводы и рекомендации

Разработка фотолитографических машин — это очень сложная задача системного инжиниринга, охватывающая передовые технологии из различных областей, таких как оптика, точная обработка, системы управления и передовые материалы. Многие из этих технологий быстро приближаются к инженерным пределам. Для достижения высокой точности процессов передовые керамики, как важнейшие составные материалы, находят широкое применение в полупроводниковом оборудовании, особенно в тех, которые представлены фотолитографическими машинами.

Являясь жизненно важным компонентом полупроводникового производственного оборудования, исследования и производство передовых керамических материалов оказывают непосредственное влияние на развитие полупроводниковой промышленности и всей цепочки полупроводниковой промышленности. Несмотря на Китай#39;s относительно поздний ввод в полупроводниковое оборудование, несколько критических технологических проблем в подготовке керамических компонентов должны быть преодолены. Поэтому, учитывая перспективы как экономической безопасности, так и промышленных издержек, для преодоления узких мест, с которыми сталкивается полупроводниковая промышленность в китае, настоятельно необходимо разработать на местах ключевые материалы для полупроводникового производственного оборудования, например передовые керамические компоненты.

скачать