En el ámbito de las industrias estratégicas que afectan a las economías nacionales, la política y la seguridad de defensa, el sector de los semiconductores es un actor fundamental. Dentro de este dominio, los equipos de vanguardia, personificados por las máquinas fotolitográficas, representan el epítome de la tecnología moderna y altamente integrada. Los procesos de diseño y fabricación, que abarcan disciplinas como la óptica, la ciencia de materiales y la informática, muestran el pináculo de la destreza científica y tecnológica. En particular, estas máquinas imponen exigencias exigentes sobre los componentes de precisión, con la cerámica avanzada emergiendo como un material formidable de tercera generación, jugando un papel crucial.
En el ámbito de las máquinas fotolitográficas de alta gama, la demanda de tecnologías de control de movimiento y accionaltamente eficientes, precisas y estables establece estándares extremadamente altos para la precisión de los componentes y el rendimiento de los materiales.
Las cerámicas de carburde sili, con un módulo elástico excepcionalmente alto, conductividad térmica y un bajo coeficiente de expansión térmica, mitigan problemas como deformación por tensión de flexión y deformación térmica. Por otra parte, su excelente pulido permite el procesamiento mecánico para lograr espejos ópti. Por lo tanto, aprovechar la cerámica de carburde silicomo el material para componentes estructurales de precisión en equipos críticos de semiconductores, tales como máquinas de fotolitografía, resulta ser muy ventajo. Los componentes que requieren cerámica de carburde Silien en equipos de fabricación de semiconductores abarcan mesas de trabajo, guías, espejos reflec, brazos, bloques, marcos de acero magnético, ventosas, placas refrigerpor agua, y tablas flotantes de aire.
Estos componentes presentan características estructurales distin:
Grandes dimensiones y espesor
Estructuras huecas de agujero cerrado
Estructuras de paredes delgadas y placas delgadas
Alto grado de construcción ligera
Elevada precisión de posición
Excelente rendimiento óptico
Estas características presentan importantes desafíos de fabricación para los componentes cerámicos de carburde sili, limitando su aplicación generalizada en el sector de fabricación de equipos de alta gama. En la actualidad, sólo un puñado de países desarrollados, entre ellos Japón y los Estados Unidos, representados por empresas como Kyocera y CoorsTek, han integrado con éxito materiales cerámicos de carburde Silien en equipos semiconductores críticos.
El diseño del sistema de materiales para las plataformas de las máquinas de fotolitografía es fundamental para lograr una alta precisión y velocidad. La superación de deformaciones durante el escaneo de alta velocidad requiere materiales con una alta relación entre rigidez y peso - los materiales de baja expansión térmica se ajustan a este criterio.
Tradicionalmente, la compañía alemana Schott' vidrio microcristalino s (Zerodur), vidrio de cuarzo y vidrio ULE fueron empleados en los primeros equipos de fotolitografía. Zerodur, en particular, cuenta con un coeficiente cercano a cero de expansión térmica a través de un amplio rango de temperaturas, ofreciendo cierta resistencia y dureza. Sin embargo, su bajo módulo elástico requiere un mayor espesor para mantener la rigidez requerida, lo que dificulta el diseño ligero y no satisface las demandas de las plataformas de máquinas de fotolitografía de alta velocidad y alta precisión. Por otra parte, Zerodur es propenso al desgaste durante el grabado de iones EUV, lo que lleva a una disminución en la precisión.
Con la creciente demanda de máquinas avanzadas de fotolitografía, compañías como ASML, NIKON y CANON comenzaron a investigar nuevos sistemas de materiales para materiales estructurales de plataforma. La jadeita, comúnmente usada en ambientes de alta temperatura, ganó atención debido a su baja expansión térmica, baja densidad y alto módulo elástico.
Jadeita tiene un coeficiente de expansión térmica comparable a Zerodur, asegurando la estabilidad térmica. Además, su conductividad térmica es casi tres veces la de Zerodur, lo que permite una disipación de calor más eficaz durante el uso, cumpliendo con los requisitos de estabilidad térmica. Con un alto módulo elástico, la jadeita resiste eficazmente la deformación durante el escaneo de plataformas de alta velocidad, mejorando la estabilidad. La opción por la jadeita como material de soporte de la plataforma, en función de las condiciones de rigidez, reduce significativamente la masa requerida en comparación con el vidrio microcristalino y el vidrio de cuarzo, cumpliendo con la necesidad de un diseño ligero. Por lo tanto, los investigadores de todo el mundo están reconociendo a la jadeita como un material prometedor para la próxima generación de plataformas de máquinas fotolitográficas semiconductoras.
ASML ha estado a la vanguardia de la aplicación de cerámica jadeita en la investigación y desarrollo de materiales de plataforma de la máquina de fotolitografía, refiny actualización continua de la estructura. Varias patentes reveladas públicamente por ASML destacan la aplicación e investigación de la cerámica jadeita en materiales de plataforma de máquinas de fotolitografía de alta gama. Hoy, ASML ha madurado exitosamente y propagado el uso de cerámica jadeita en componentes de plataformas de máquinas de fotolitografía.
Más allá de las aplicaciones de plataforma, la cerámica jadeita encuentra utilidad en otros componentes como espejos reflecy placas de máscara. Los principales fabricantes internacionales de equipos de circuitos integrados, incluyendo ASML, NIKON, CANON y ZYGO en los Estados Unidos, utilizan ampliamente materiales como el vidrio microcristalino y la jadeita en la preparación de los espejos reflecde la máquina de fotolitografía. En 2015, Zygo reveló públicamente un material de máscara de fotolitografía compuesto principalmente de cerámica jadeita, con una capa de sustrde jadeita finamente pulido, una capa reflec, una capa de cubierta intermedia, y una capa amortiguabsorb. The Jadeite ceramic substrate& (en inglés)#39;s el módulo elástico varía de 120 a 150 GPa, con una densidad de volumen de 2,5 a 2,7 g/cm ², un coeficiente de expansión térmica de 0,2 ³ 10 × / ⁻, y una conductividad térmica de 3 a 5 W/(m·K), todo dentro de un espesor de menos de 0,635 cm.
Siendo uno de los dispositivos más intrincjamás creado por la humanidad, las máquinas de fotolitografía demanel control de aberrde onda en lentes de proyección hasta el nivel sub-nanómetro, acercándose a la "aberrcero". Simultáneamente, la mesa de trabajo y la mesa de máscara requieren una aceleración excepcionalmente alta y una precisión de sincronización de nanonivel. Además, durante la exposición a alta velocidad, el wafer& de silicio#La superficie 39;s debe permanecer constantemente dentro de un rango de profundidad de enfoque de aproximadamente 100 nm de la lente de proyección. A medida que los procesos semiconductores se acercan al límite físico de 5nm, la complejidad del diseño y la precisión de procesamiento de las máquinas de fotolitografía experimentan un aumento exponencial, lo que plantea desafíos significativos en el posicionamiento nano-nivel, la precisión de procesamiento sub-nanómetro, y el control ambiental preciso.
A lo largo de la fabricación y aplicación de máquinas de fotolitografía, varios aspectos, incluyendo el ajuste fino a nanoescala de lentes de proyección, el posicionamiento preciso durante la exposición y la reducción activa de la vibración, pueden emplear la tecnología de conducción piezoeléctrica para garantizar la calidad de la imagen, la resolución y la estabilidad. En particular, los materiales cerámicos piezoeléctricos, con características tales como interferencia no magnética, alta resolución de posicionamiento y mínima generación de calor, encuentran un uso extensivo en los actuadores de posicionamiento de espejos de compensación de aberren las lentes de proyección de la máquina de fotolitografía. Los actuadores piezoeléctricos multicmulticdisponibles comercialmente a menudo emplean plomo de titande zirconio (PZT) como material piezoeléctrico base, ya sea en una solución sólida o con modificaciones de dopaje.
El desarrollo de máquinas de fotolitografía es un proyecto de ingeniería de sistemas profundamente intrincado, que abarca tecnologías de primera línea de diversos campos, tales como óptica, mecanide precisión, sistemas de control y materiales de vanguardia. Muchas de estas tecnologías se están acercando rápidamente a los límites de ingeniería. Para lograr una alta precisión del proceso, las cerámicas avanzadas, como materiales componentes críticos, encuentran aplicaciones extensas en equipos semiconductores, particularmente aquellos representados por máquinas fotolitográficas.
Como un componente vital de los equipos de producción de semiconductores, la investigación y la producción de materiales cerámicos avanzados influyen directamente en el desarrollo de la industria de fabricación de equipos semiconductores y toda la cadena de la industria de semiconductores. A pesar de China's entrada relativamente tardía en el equipo de semiconductores, es necesario superar varios retos tecnológicos críticos en la preparación de componentes cerámicos. Por lo tanto, teniendo en cuenta tanto la seguridad económica y las perspectivas de costos de la industria, el desarrollo local de materiales clave para los equipos de producción de semiconductores, como los componentes cerámicos avanzados, es imprescindible para superar los cuellos de botella que enfrenta la industria de semiconductores en China.
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Sanxin New Materials Co., Ltd. se centra en la producción y venta de granos de cerámica y piezas tales como medios de molienda, granos de chorro de arena, bolas de rod, parte de la estructura, revestimiento resistente al desgaste de cerámica, nanopartículas Nano polvo
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