Khi hoạt động sản xuất chất bán dẫn tiến tới kỷ nguyên dưới{1}}5 nm và EUV (tia cực tím), dung sai chồng lên-trên các hệ thống in thạch bản đã bước vào miền nanomet. Ở quy mô này, giới hạn hiệu suất của vật liệu truyền thống-đặc biệt là đá granit ngày càng trở nên rõ ràng.
Đối với các OEM in thạch bản bán dẫn và các nhà sản xuất độ chính xác hàng không vũ trụ, các ứng dụng hàng không vũ trụ của công cụ đo lường bằng gốm không còn phù hợp nữa-chúng đang nhanh chóng trở nên thiết yếu. Trong số này, các vật phẩm đo bằng cacbua silic đang nổi lên như một chuẩn mực mới cho độ ổn định của phép đo ở mức nanomet-.
Sự chuyển đổi vật liệu: Từ đá granit sang cacbua silic
Đá granite từ lâu đã là tiêu chuẩn công nghiệp chođo lường chính xácdo nó:
კარგი giảm chấn rung
Ổn định kích thước tốt
Hiệu quả về chi phí-cho các cấu trúc lớn
Tuy nhiên, trong các hệ thống in thạch bản thế hệ tiếp theo{0}}, những ưu điểm này không còn đủ nữa.
Cacbua silic (SiC), đặc biệt là các vật liệu tổng hợp-liên kết phản ứng hoặc Si–SiC, cung cấp một cấu hình hiệu suất khác biệt về cơ bản-phù hợp với các yêu cầu ở quy mô nanomet{2}}.
Tính ưu việt về mặt cơ học: Độ cứng cực cao-cho độ chính xác nanomet
Điểm khác biệt quan trọng nhất là mô đun đàn hồi (mô đun Young):
Si–SiC ceramic: >400 GPa
Thép công cụ: ~200 GPa
Đá granit: ~50–70 GPa
Điều này có nghĩa là cacbua silic là:
Cứng hơn thép gấp 3 lần
Cứng hơn tới 8 lần so với đá granite
Tác động kỹ thuật:
Độ cứng cao hơn trực tiếp chuyển thành:
Giảm biến dạng cấu trúc dưới tải
Tần số tự nhiên cao hơn (ít bị rung hơn)
Phản ứng động được cải thiện trong-hệ thống định vị tốc độ cao
Đối với các vật phẩm đo bằng cacbua silic, điều này đảm bảo tính toàn vẹn của phép đo ngay cả trong các điều kiện chuyển động và tăng tốc nhanh điển hình trong các giai đoạn in thạch bản.
Khả năng tương thích nhiệt: Hệ thống quang học phù hợp trong in thạch bản EUV
Trong các hệ thống in thạch bản EUV, sự không phù hợp về nhiệt là một điểm hỏng hóc nghiêm trọng.
Cacbua silic cung cấp hệ số giãn nở nhiệt (CTE) gần giống với các vật liệu quang học tiên tiến như:
Zerodur
silic nung chảy
Kính có độ giãn nở cực thấp (ULE)
Tại sao điều này lại quan trọng:
Loại bỏ độ lệch tương đối giữa khung đo lường và các thành phần quang học
Duy trì độ chính xác căn chỉnh ở quy mô nanomet
Cho phép hoạt động ổn định trong chu kỳ nhiệt
Đá granite tuy ổn định nhưng không thể đạt được mức độ tương thích nhiệt này với các hệ thống quang học.
Nanomet-Độ ổn định khi đo mức: Điểm chuẩn thực sự
Ở độ phân giải nanomet, độ ổn định không chỉ là độ phẳng tĩnh-mà nó còn bao gồm:
Biến dạng động dưới chuyển động
Sự trôi dạt nhiệt theo thời gian
Hành vi leo và lão hóa của vật liệu
Cacbua silic vượt trội trên cả ba khía cạnh:
1. Độ trôi nhiệt tối thiểu
CTE thấp đảm bảo thay đổi kích thước không đáng kể dưới sự thay đổi nhiệt độ
2. Độ ổn định động cao
Độ cứng cao làm giảm độ rung-do chuyển dịch gây ra
3. Tính ổn định lâu dài của vật liệu-
Không có chuyển động thớ bên trong hoặc hiện tượng rỗ-vi mô đặc trưng của đá tự nhiên
Kết quả: Độ ổn định đo lường ở cấp độ nanomet-thực sự, cho phép lớp phủ và căn chỉnh đáng tin cậy trong các quy trình bán dẫn.
Tính toàn vẹn bề mặt và khả năng chống mài mòn
Một ưu điểm quan trọng khác của các ứng dụng hàng không vũ trụ của dụng cụ đo lường bằng gốm là hiệu suất bề mặt:
Độ cứng cực cao (chỉ đứng sau vật liệu thuộc loại kim cương)
khả năng chống mài mòn
Tạo hạt thấp (quan trọng đối với môi trường phòng sạch)
Điều này làm cho cacbua silic lý tưởng cho:
Máy đo chính xác
Hiện vật tham khảo
Cấu trúc căn chỉnh quang học
Ngược lại, bề mặt đá granit tuy ổn định nhưng lại dễ bị mài mòn vi mô và nhiễm bẩn hơn khi sử dụng kéo dài.
Tại sao kỹ thuật in thạch bản bán dẫn lại yêu cầu đo lường gốm sứ
Hệ thống in thạch bản EUV hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt:
Yêu cầu về lớp phủ-nanomet dưới
Chuyển động trên sân khấu wafer tốc độ cao-
Môi trường kiểm soát nhiệt nghiêm ngặt
Trong những điều kiện này, các vật phẩm đo bằng cacbua silic không chỉ có lợi mà{0}}mà chúng còn cần thiết.
Họ kích hoạt:
Khung tham chiếu ổn định để căn chỉnh quang học
Đo lường tốc độ-cao mà không có độ trễ cấu trúc
Độ chính xác nhất quán trong chu kỳ sản xuất dài
Nếu không có những vật liệu như vậy, việc đạt được-độ chính xác theo mẫu chip thế hệ tiếp theo ngày càng trở nên khó khăn.
Mở rộng ra ngoài lĩnh vực bán dẫn: Các ứng dụng chính xác trong hàng không vũ trụ
Những lợi ích của cacbua silic đều có giá trị như nhau trong sản xuất hàng không vũ trụ:
Kiểm tra thành phần có độ chính xác cao-
Hệ thống đo tọa độ quy mô lớn-
Các thiết bị cố định nhiệt-ổn định cho kết cấu composite
Đối với các ứng dụng hàng không vũ trụ của dụng cụ đo lường bằng gốm, sự kết hợp giữa độ cứng, độ ổn định nhiệt và khả năng chống mài mòn đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong các môi trường đòi hỏi khắt khe.
Khi nào nên chuyển từ đá granite sang gốm
Hãy cân nhắc nâng cấp lên silicon cacbua khi:
Độ phân giải đo tiến tới quy mô nanomet
Cần phải kết hợp nhiệt với vật liệu quang học hoặc composite
Chuyển động động cao ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo
Khả năng tương thích phòng sạch là rất quan trọng
Độ ổn định lâu dài-phải được đảm bảo mà không bị lệch hiệu chỉnh lại
Kết luận: Kích hoạt kỷ nguyên tiếp theo của Kỹ thuật chính xác
Sự chuyển đổi từ đá granit sang cacbua silic thể hiện sự thay đổi cơ bản trong vật liệu kỹ thuật chính xác.
Bằng cách cung cấp:
Ultra-high stiffness (>400 GPa)
khả năng tương thích nhiệt
Khả năng chống mài mòn vượt trội
Độ ổn định đo mức nanomet thực sự{0}}
Các vật phẩm đo bằng cacbua silic đang định nghĩa lại những gì có thể thực hiện được trong kỹ thuật in thạch bản bán dẫn và đo lường hàng không vũ trụ.
Tại Unparalleled Group, chúng tôi phát triển các giải pháp hàng không vũ trụ về công cụ đo lường bằng gốm sứ tiên tiến được thiết kế để đáp ứng nhu cầu khắt khe của-sản xuất thế hệ tiếp theo-giúp các đối tác của chúng tôi đạt được hiệu suất đột phá về độ chính xác, tốc độ và độ tin cậy.